วิศวกรรมต่อเรือ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
"ตาฮิเตียนปริ๊นเซส" ใน Tórshavn, หมู่เกาะแฟโร, สิงหาคม 2009

นาวาสถาปัตยกรรม หรือ วิศวกรรมต่อเรือ (อังกฤษ: Naval architecture หรือ Naval engineering) เป็นสาขาวิศวกรรมที่ทำงานเกี่ยวกับการออกแบบ, การก่อสร้าง, การบำรุงรักษา, และการดำเนินงานของเรือและโครงสร้างของเรือ[1][2]. สถาปัตยกรรมของเรือเกี่ยวข้องกับพื้นฐานของการวิจัยและประยุกต์ใช้, การออกแบบ, การพัฒนา, และการประเมินผลการออกแบบและการคำนวณในทุกขั้นตอนของอายุของยานพาหนะทางทะเล. การออกแบบเบื้องต้นของเรือ, การออกแบบรายละเอียดของเรือ, การก่อสร้าง, การทดสอบ, การปฏิบัติงานและการบำรุงรักษา, การเปิดตัวและปล่อยออกจากอู่แห้ง (อังกฤษ: dry-docking) เป็นกิจกรรมหลัก. การคำนวณการออกแบบเรือเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเรือที่กำลังถูกแก้ไข (โดยวิธีการดัดแปลง, สร้างใหม่, ปรับปรุงใหม่ทำให้ทันสมัย​​หรือซ่อมแซม). สถาปัตยกรรมของเรือยังเกี่ยวข้องกับการกำหนดกฎระเบียบด้านความปลอดภัยและกฎระเบียบควบคุมความเสียหายและการได้รับการอนุมัติและการรับรองของการออกแบบเรือที่จะตอบสนองความต้องการตามกฎหมายและไม่ตามกฎหมาย.

วิชาหลัก[แก้]

คำว่า "เรือ" รวมถึงทุกรายละเอียดของยานที่วิ่งไปบนน้ำ, รวมทั้งยานที่ไม่แทรกตัวในน้ำ, ยานที่บินบนผิวน้ำและเครื่องบินทะเล, ที่ใช้หรือสามารถถูกใช้เป็นวิธีการขนส่งทางน้ำ[3]. หลักการของสถาปัตยกรรมของเรือคือ:[4]

hydrostatics[แก้]

แบบตัวเรือ, แสดงรูปแบบของลำตัวเรือ

hydrostatics เกี่ยวข้องกับสภาวะของเรือที่จะเป็นไปขณะอยู่นิ่งในน้ำและความสามารถของมันในการคงสภาพการลอย. สภาวะนี้เกี่ยวข้องกับการลอย, (การแทนที่น้ำ) และคุณสมบัติอื่น ๆ ของ hydrostatics. Trim - ตัวชี้วัดความเอียงตามความยาวของเรือ. ความมั่นคง - ความสามารถของเรือที่จะฟื้นฟูตัวเองไปยังตำแหน่งตั้งตรงหลังจากที่ถูกทำให้เอียงโดยสภาพลม, ทะเล, หรือโหลด.

hydrodynamics[แก้]

hydrodynamics เกี่ยวข้องกับการไหลของน้ำที่อยู่รอบลำตัว (อังกฤษ: hull), หัว (อังกฤษ: bow), ท้าย (อังกฤษ: stern) ของเรือและเหนือตัวเรือเช่นใบจักรหรือหางเสือ, หรือผ่านอุโมงค์ตัวผลักดัน (อังกฤษ: thruster tunnels). แรงต้านทาน - ความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ในน้ำส่วนใหญ่เกิดจากการไหลของน้ำรอบลำเรือ. การคำนวณการให้กำลังงานจะทำตามนี้. แรงขับ - เพื่อเคลื่อนเรือผ่านน้ำโดยใช้ใบพัด, เครื่องขับดัน, เครื่องพ่นน้ำ, ใบเรือ ฯลฯ ประเภทของเครื่องยนต์ส่วนใหญ่จะเป็นแบบสันดาปภายใน. เรือบางลำใช้พลังงานไฟฟ้าโดยการใช้พลังงานนิวเคลียร์หรือพลังงานแสงอาทิตย์. การเคลื่อนไหวเรือ - เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวของเรือในทะเลและการตอบสนองในคลื่นและลม. ความสามารถในการควบคุม (หมุนตัว) - เกี่ยวข้องกับการควบคุมและรักษาตำแหน่งและทิศทางของเรือ.

ดาดฟ้าของเรือบรรทุกน้ำมัน, มองไปทางท้ายเรือ.

โครงสร้าง[แก้]

โครงสร้างเกี่ยวข้องกับการเลือกวัสดุในการก่อสร้าง, การวิเคราะห์โครงสร้างความแข็งแรงของโลกและท้องถิ่นของเรือ, การสั่นสะเทือนของชิ้นส่วนโครงสร้างและการตอบสนองของโครงสร้างของเรือในระหว่างการเคลื่อนไหวในทะเล.

การเตรียมการ[แก้]

การเตรียมการเกี่ยวข้องกับการออกแบบแนวความคิด, รูปแบบและการเข้าถึง, การป้องกันไฟไหม้, การจัดสรรพื้นที่, สรีรศาสตร์และความสามารถบรรทุก.

การก่อสร้าง[แก้]

การก่อสร้างขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้. เมื่อเหล็กหรืออะลูมิเนียมถูกนำมาใช้, นี้จะเกี่ยวข้องกับการเชื่อมแผ่นและโปรไฟล์หลังจากการกลิ้ง, การทำเครื่องหมาย, การตัดและการดัดตามแบบโครงสร้างหรือตัวต้นแบบ, ตามด้วยการสร้างและเปิดตัว. เทคนิคการเชื่อมเข้าด้วยกันอื่น ๆ จะถูกใช้สำหรับวัสดุอื่น ๆ เช่นพลาสติกเสริมไฟเบอร์และพลาสติกเสริมแก้ว.

วิทยาศาสตร์และงานฝีมือ[แก้]

เรือบรรทุกเครื่องบินยูเอสเอสคิตตี้ฮอว์กที่สถานีทหารเรือเพิร์ลฮาร์เบอร์

ตามธรรมเนียมปฏิบัติ, สถาปัตยกรรมเรือเป็นงานฝีมือมากกว่าวิทยาศาสตร์. ความเหมาะสมของรูปทรงเรือถูกตัดสินโดยดูที่ครึ่งรูปแบบของเรือหรือต้นแบบ. รูปร่างที่ไม่น่าดูหรือการเปลี่ยนฉับพลันถูกขมวดคิ้วว่าเป็นข้อบกพร่อง. สิ่งนี้รวมทั้งสายระโยงเรือ, การจัดดาดฟ้าเรือและแม้แต่เครื่องตบแต่ง. สิ่งที่อธิบายเป็นส่วน ๆ เช่นเทอะทะ, เต็มไปหมดและสวยงามถูกนำมาใช้เป็นตัวแทนสำหรับคำที่แม่นยำยิ่งขึ้นที่ใช้มาจนถึงปัจจุบัน. เรือเป็นและยังคงได้รับการอธิบายว่ามีรูปร่างที่ 'ใช้ได้'. คำว่า 'ใช้ได้' มีความหมายเพื่อแสดงว่าไม่เพียงแต่การเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่นจากหน้าเรือไปท้ายเรือ, แต่ยังเป็นรูปร่างที่ "ถูกต้อง"อีกด้วย. การกำหนดสิ่งที่ "ถูกต้อง" ในสถานการณ์เฉพาะในกรณีที่ไม่มีการวิเคราะห์การสนับสนุนที่ชัดเจนจะโอบล้อมศิลปะของสถาปัตยกรรมเรือมาจนถึงทุกวันนี้.

ดิจิตอลคอมพิวเตอร์ต้นทุนต่ำที่ทันสมัยและซอฟแวร์พิเศษ, รวมกับงานวิจัยที่กว้างขวางเพื่อให้มีความสัมพันธ์เต็มขนาดกับข้อมูลคอมพิวเตอร์จากถังลาก (อังกฤษ: towing tank) (ถังที่ใช้ทดสอบด้าน hydrodynamics ของเรือ), ได้ช่วยให้สถาปนิกเรือสามารถทำนายประสิทธิภาพการทำงานของยานพาหนะทางทะเลได้แม่นยำมากยิ่งขึ้น. เครื่องมือเหล่านี้จะนำมาใช้เพื่อสร้างความมั่นคงแบบคงที่ (เหมือนเดิมและได้รับความเสียหาย), ความมั่นคงแบบไดนามิก, แรงต้านทาน, การให้พลัง, การพัฒนาตัวเรือ, การวิเคราะห์โครงสร้าง, การสร้างแบบจำลองน้ำสีเขียว, และการวิเคราะห์กระแทก. ข้อมูลจะถูกใช้ร่วมกันอย่างสม่ำเสมอในการประชุมระหว่างประเทศที่ได้รับการสนับสนุนโดย Royal Institution of Naval Architects (RINA), Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME) และอื่น ๆ. พลศาสตร์ของของไหลด้วยคอมพิวเตอร์ (อังกฤษ: Computational Fluid Dynamics) จะถูกนำมาใช้ในการทำนายการตอบสนองของร่างกายได ๆ ที่ลอยอยู่ในทะเลแบบสุ่ม"

สถาปนิกเรือ[แก้]

เรือคอนเทนเนอร์ 'Cosco เซียะเหมิน' ออกจาก ปากน้ำ Burrard (ท่าเรือแวนคูเวอร์)
ไฟล์:Oil platform P-51 (Brazil) -2.jpg
แพลตฟอร์มน้ำมัน

เนื่องจากความซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินงานในสภาพแวดล้อมทางทะเล, สถาปัตยกรรมเรือเป็นความพยายามที่เป็นความร่วมมือระหว่างหลายกลุ่มของบุคคลที่มีความรู้ความสามารถทางเทคนิคที่เป็นผู้เชี่ยวชาญในสาขาเฉพาะอย่าง, มักจะประสานงานโดยหัวหน้าสถาปนิกเรือ[5]. ความซับซ้อนโดยธรรมชาตินี้ก็หมายความว่า เครื่องมือต่าง ๆ ในการวิเคราะห์ที่มีอยู่มีส่วนเกี่ยวข้องน้อยกว่าเครื่องมือที่ใช้สำหรับการออกแบบเครื่องบิน, รถยนต์และแม้กระทั่งยานอวกาศ. นี้ส่วนใหญ่เป็นเพราะการขัดสนของข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมที่ยานพาหนะทางทะเลจำเป็นต้องใช้ในการทำงานกับมันและความซับซ้อนของการปฏิสัมพันธ์ของคลื่นและลมในโครงสร้างทางทะเล.

สถาปนิกเรือเป็นวิศวกรที่มีความรับผิดชอบในการออกแบบ, ก่อสร้าง, และ/หรือการซ่อมแซมเรือขนาดใหญ่, เรือเล็ก, เรือทางทะเลอื่น ๆ, และโครงสร้างนอกชายฝั่ง, ทั้งในเชิงพาณิชย์และการทหาร, รวมไปถึง:

  • เรือพ่อค้า - เรือบรรทุกน้ำมัน, เรือบรรทุกก๊าซ, เรือบรรทุกสินค้า, bulk carrier, เรือคอนเทนเนอร์
  • เรือข้ามฟากสำหรับผู้โดยสาร/ยานพาหนะ, เรือใบ (อังกฤษ: cruise ships)
  • เรือรบ - เรือฟริเกต, เรือทิ้งทุ่นระเบิด, เรือบรรทุกเครื่องบิน, เรือสะเทินน้ำสะเทินบก
  • เรือดำน้ำและยานพาหนะใต้น้ำ
  • เรือกระแทกน้ำแข็ง (อังกฤษ: icebreakers)
  • ยานความเร็วสูง - ยาน hovercraft, เรือหลายลำตัว, เรือ hydrofoil
  • Workboats - แพ, เรือประมง, เรือจัดการสมอ, เรือจัดทำแพลตฟอร์ม, เรือลากจูง, เรือนำทาง, เรือกู้ภัย
  • เรือยอชท์, เรือกำลัง, และเรือสันทนาการอื่น ๆ
  • แพลตฟอร์มนอกชายฝั่งและโครงสร้างการพัฒนาใต้ทะเล

บางส่วนของเรือเหล่านี้อยู่ในกลุ่มของเรือที่ใหญ่ที่สุด (เช่น supertankers), ที่ซับซ้อนที่สุด (เช่นเรือบรรทุกเครื่องบิน) และโครงสร้างเคลื่อนที่มูลค่าสูงที่ผลิตโดยมนุษย์. พวกมันมักจะเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการขนส่งวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์ของโลก. วิศวกรรมที่ทันสมัยในขนาดที่ใหญ่นี้จะต้องเป็นกิจกรรมของทีมงานที่ดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญในสาขาของแต่ละคน. สถาปนิกเรือเป็นผู้บูรณาการกิจกรรมเหล่านี้. สิ่งนี้ต้องการบทบาทความเป็นผู้นำที่มีคุณภาพด้านการบริหารจัดการและความสามารถในการรวบรวมความต้องการที่มักจะขัดแย้งกันของข้อจำกัดการออกแบบต่าง ๆ ในการผลิตสินค้าซึ่งเป็นเหมาะสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ[6].

นอกเหนือจากบทบาทความเป็นผู้นำนี้, สถาปนิกเรือยังต้องมีหน้าที่ผู้เชี่ยวชาญในการสร้างความมั่นใจว่าได้ผลิตงานที่ออกแบบด้วยความปลอดภัย, ประหยัด, เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีค่าทางทะเล. ในการดำเนินงานทั้งหมดเหล่านี้, สถาปนิกเรือจะต้องมีความเข้าใจในหลายสาขาของวิศวกรรมและต้องอยู่ในแถวหน้าของพื้นที่ที่ใช้เทคโนโลยีสูง. เขาหรือเธอจะต้องสามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพในบริการที่จัดให้โดยนักวิทยาศาสตร์, ทนายความ, นักบัญชี, และนักธุรกิจในหลายรูปแบบ.

สถาปนิกเรือมักจะทำงานให้กับอู่ต่อเรือ, เจ้าของเรือ, บริษัทและที่ปรึกษาด้านการออกแบบ, ผู้ผลิตอุปกรณ์, สังคมระดับชั้น, หน่วยงานกำกับดูแล (กฎหมายทางเรือ), ทหารเรือ, และรัฐบาล.

อ้างอิง[แก้]