Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammadali Badri,Mohamadnavid Moghim
سیدمحمدعلی بدری (استاد راهنما) محمدنوید مقیم (استاد راهنما)
 
STUDENT
Borna Nasri Nasr Abadi
برنا نصری نصرآبادی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Performance Investigation of Pontoon Type Floating Breakwaters with Perforated Plates
Nowadays, more than half of the world population live in coastal regions, and coastal areas are vital with many economic benefits. Breakwaters are commonly used to protect harbors and coasts from wave attack.Traditional bottom-sitting breakwaters can effectively fulfill the demands of harbor protection in places where water is relatively shallow. However, the heavy traffic and large ship tonnage due to rapidly-developed international trade and maritime traortation are demanding much deeper water depth in harbors. As a result, new harbors are extending towards the ocean and traditional bottom-sitting breakwaters are no longer suitable economically. There is a need for new types of breakwaters that can effectively and economically be deployed in places where water is deep or bottom foundation is weak. Floating breakwaters provide numerous advantages over bottom-sitting breakwaters including better compatibility with the environment, mobility and easier installation, lower manufacture and construction costs and enhanced applicability in deep waters and in areas with loose sea bed conditions. This kind of structure despite of all its advantages can’t dissipate all the sea wave energy. So the designers are trying to increase the efficiency of this kind of structures. The purpose of this experimental study is to investigate the effects of installing porous plates under the floating breakwater on breakwater efficiency, mooring forces and structure movement. In this experimental study a trapezoid shape floating breakwater with the slope of 60 degree has been employed. The proposed modification on this breakwater includes installing three porous plates with different porosities. In order to moor the structure, four galvanized steel cables by diameter of 3 mm were employed. The experiments were conducted in the wave flume at the Subsea R D Center of Isfahan University of Technology. The wave flume of Subsea R D Center has a length, width, and height of 108, 3, and 2.2 meters, respectively. The wedge type wave generator was used to generate regular wave with the period of 0.9 s to 1.45 s. The water surface level was measured using wave gauge installed in the wave flume. Also one S-type load cell capable of measuring tensile strength, were used to record the mooring line. Experimental results of this study have shown that installing porous plates underneath the breakwater enhances significantly the efficiency of the structure in attenuating the incident waves; but increases the mooring line forces. It has also been found that the damping in heave direction can be enhanced by using the porous plates. In this way the heave motion will be reduced while the sway motion will increase. Based on the test results, empirical expression was formulated to describe the Ct for different breakwater drafts under regular waves. Key word Pontoon, Floating Structure, Porous Plates, Wave, Mooring Force, Heave, Sway, Load cell.
در سواحل دریا تأسیسات زیادی وجود دارند که باید در مقابل امواج دریا محافظت شوند. برحسب اهمیت و کاربری برخی از این تأسیسات، نیاز به کاهش ارتفاع موج در حد بالا نبوده و ایجاد موج‌شکن ثابت در این مکان‌ها غیر اقتصادی است. موج‌شکن‌های شناور برای ایجاد یک محیط بندری آرام به‌صورت دائم یا موقت به کار می‌روند. این موج‌شکن‌ها زمانی کاربرد اصلی خود را نشان می‌دهند که در برخی مناطق ساحلی با عمق زیاد، نیاز به محافظت در مقابل امواج در حد کمی مطرح باشد. در این شرایط هزینه‌ی ساخت موج‌شکن ثابت به­دلیل افزایش عمق آب، به­صرفه نخواهد بود و با توجه به غیر اقتصادی بودن ساخت موج‌شکن ثابت، استفاده از موج‌شکن شناور مورد توجه قرار می‌گیرد. موج‌شکن شناور، سازه‌ای شناور با آبخور محدود است که بر اساس اندرکنش بین سازه و امواج در قسمت بالایی ستون آب عمل می‌کند. استفاده از این نوع موج‌شکن به­دلیل آنکه در برابر امواج با طول موج بلند کارایی مناسبی نداشته و هزینه‌ی تعمیر و نگهداری بیش‌تری نسبت به موج‌شکن‌های ثابت دارند، دارای محدودیت‌هایی است. هدف اصلی در این تحقیق بررسی اثر اصلاح صورت گرفته بر روی موج‌شکن شناور ذوزنقه‌ای شکل توسط نصب صفحات متخلخل به زیر سازه‌ی موج‌شکن است. شکل مقطع ذوزنقه‌ای با الهام از نحوه‌ی استهلاک انرژی موج در سازه‌های توده ‌سنگی به‌وسیله‌ی بالاروی موج روی بدنه‌ی شیب‌دار سازه انتخاب شده و این مقطع به عنوان سازه‌ی پایه درنظر گرفته می­شود. صفحات متخلخل به عنوان موانعی به منظور استهلاک بیش‌تر انرژی امواج و افزایش راندمان سازه‌ی موج‌شکن شناور، در جهت اصلاح مقطع پایه به‌کار گرفته شدند. در این تحقیق آزمایش‌ها به صورت دو بعدی بر روی سازه‌ی موج‌شکن شناور تحت اثر موج در کانال موج انجام شده است. در کلیه‌ی آزمایش‌ها، موج تولیدی به صورت منظم و در شرایط آب عمیق مورد استفاده قرار گرفته است. به همین منظور سازه‌ی موج‌شکن شناور با شکل مقطع ذوزنقه‌ای ساخته شده است. سازه‌ی شناور ذوزنقه‌ای با طول 4/2 متر، عرض 43 سانتی‌متر و ارتفاع 34 سانتی‌متر با شیب دیواره‌ی 60 درجه از جنس مصالح مقاوم در برابر نفوذ آب ساخته شده ‌است. همچنین صفحات متخلخل با درجات تخلخل 32، 36 و 38 درصد با سه قطر سوراخ متفاوت در این تحقیق به کار رفت. نتایج آزمایش‌های این تحقیق نشان می‌دهد که نصب صفحات متخلخل به زیر سازه‌ی موج‌شکن شناور موجب بهبود عملکرد سازه، افزایش نیروی خطوط مهاری و افزایش جابجایی افقی سازه می‌شود. همچنین افزودن صفحات متخلخل باعث میرایی حرکت سازه‌ی شناور در جهت قائم می‌شود. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد آرایش صفحات متخلخل می‌تواند بر ضریب عبور موج از سازه مؤثر باشد. افزایش آبخور سازه در موج‌شکن شناور اصلاح شده باعث کاهش نیروی خطوط مهاری و افزایش راندمان سازه می‌شود. در نهایت با معرفی پارامترهای بی‌بعد مناسب برای لحاظ نمودن عوامل مؤثر بر ضریب عبور موج‌شکن شناور و نیروی وارد بر خطوط مهاری، دو رابطه‌ی مستقل جهت پیش‌بینی ضریب عبور موج از سازه‌ی اصلاح شده و نیروی وارد بر خطوط مهاری، استخراج شده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که روابط استخراج شده توانایی مناسبی در پیش­بینی ضریب عبور موج و نیروی خطوط مهاری سازه‌ی اصلاح شده دارند. کلمات کلیدی: موج، موج‌شکن شناور، پانتون، صفحات متخلخل، ضریب عبور موج، نیروی خطوط مهاری.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی