ساخت آشیانه هواپیمای بویینگ با سازه فضاکار

طراحی سازه فضایی به عنوان یک آشیانه ی هواپیما ۷۴۷

برای پاسخگویی به سیر صعودی متقاضیان مسافرت های هوایی، شرکت های هواپیمایی در سراسر دنیا در سال های اخیر به استفاده از هواپیما های بزرگتر با ظرفیت بیشتر روی آورده اند. هزینه ساخت و نگهداری آشیانه با بهره گیری از سازه فضایی برای سرویس دهی به چنین هواپیما هایی بسیار بالاست.

بنابراین برای کاهش هزینه ها و بالا بردن بازده کارکردی آشیانه های هواپیما موارد باید در طراحی و ساخت آن ها مد نظر قرار بگیرد. شرکت سازه فضایی آوش سازه در ایران مجری و طراح انواع آشیانه هواپیما می باشد که پروژه های متنوعی را در سراسر کشور اجرا نموده است.

عوامل موثر در کاهش هزینه و افزایش راندمان

دقت در انتخاب ابعاد طرح برای رسیدن به سطح و حجم بهینه مورد نیاز برای سرویس دهی به نوع خاصی از هواپیما.

انتخاب فرم های سازه های فضاکار و بهینه سازی سازه برای دستیابی به حداقل وزن ممکن؛

آویزان کردن تجهیزات خدماتی مانند سیستم های تعمیر هواپیما و جرثقیل ها از سازه سقف به منظور آزاد کردن سطح کف آشیانه هواپیما.

طراحی آشیانه هواپیما یا دهانه های مختلف

اگر آشیانه هواپیما در آن واحد تنها قابلیت سرویس دهی به یک هواپیمای ۷۴۷ را داشته باشد ، طول و عرض بهینه آن به ترتیب ۹۲/۵ و ۸۵ متر خواهد بود. اگر آشیانه هواپیما امکان سرویس دهی به دو هواپیمای ۷۴۷ را به طور همزمان داشته باشد دهانه مورد نیاز این سازه فضایی از ۱۳۸ تا ۱۵۴ متغیر خواهد بود .

طراحی آشیانه با دهانه بزرگ

در یک طرح تحقیقاتی برای یک ِآشیانه هواپیمای هیترو در اواخر دهه ۶۰ ، بررسی هایی بر روی ده نوع سیستم سازه فضاکار مختلف انجام گرفت و آنها را از جنبه های گوناگون با یکدیگر مقایسه کرد. بعد از مطالعات دقیق ، این نتایج به دست آمد که در طراحی برای سازه فضایی هایی با دهانه های بزرگ، محدودیت تغییر شکل امری حیاتی محسوب می شود. علاوه بر این، از آنجا که سازه باید توان تحمل تجهیزاتی با وزن تقریبی ۶۰۰ تن را (۲۰۰ تن بار متحرک نیز داشته باشد) صلبیت کلی آن اهمیت بیشتری پیدا می کند.

دلیل انتخاب سازه فضا کار به عنوان آشیانه

عامل مهمی که سازه های فضاکار را به گزینه ای مناسب برای ساخت آشیانه های هواپیما تبدیل می کند، آن است که هرگاه بر اثر حریق های موضعی بخشی از سازه آسیب ببیند به علت صلبیت ذاتی سازه فضاکار خطر تخریب و وارد شدن آسیب های جدی به کل سازه به حداقل می رسد.

انتخاب پوشش سقف

با در نظر گرفتن این خصوصیات یک سازه فضاکار با شبکه قطری دولایه که اتصالات آن از نوع جوش است ، برای پوشاندن سقف آشیانه انتخاب می شود . از آن زمان تاکنون استفاده از سازه فضاکار تقریباً در ساخت همه آشیانه های سرویس دهنده هواپیما ، متداول  است.

شروع طراحی آشیانه هواپیما

این آشیانه برای سرویس دهی به دو هواپیمای ۴۰۰-۷۴۷ با دو تعمیرگاه هواپیما طراحی شده است. سیستم های تعمیر و جرثقیل های متحرک از سازه سقف آویزان می شوند. تعمیرگاهی اول ، با امکانات تعمیر معلق سکوهای متحرک در زیر هواپیما و سیستم های هیدرولیکی ثابت مجهز می شود.

چهار جرثقیل سقفی ده و دو تنی ، سیستم های هوای فشرده و ضد حریق و سایر تجهیزات زمینی لازم برای معاینه کامل فنی هواپیما ، باید بتوانند کل سطح آشیانه را سرویس دهند یک مجموعه الحاقی شامل زیرزمین طبقه همکف و دو طبقه با ۱۵۰۰۰ متر مربع زیربنا که پیش بینی تمهیدات لازم برای توسعه های آتی با افزودن پنج طبقه دیگر نیز در آن به عمل آمده سایر بخش های این آشیانه را تشکیل می دهند.

ابعاد آشیانه هواپیما

به منظور پاسخگویی به نیازهای عملکردی آشیانه مورد نظر دارای طول خالص ۸۹ متر و عرض خالص ۱۲۹/۳۸۴ متر در پلان است.

انتخاب توپولوژی

از آنجا که طول دهانه ۱۳۰/۸۲ متر است یک سازه فضاکار سه لایه که لایه های فوقانی و تحتانی آن از شبکه های مربع مورب و لایه میانی آن از شبکه های مربع مستقیم تشکیل شده برای پوشاندن آن انتخاب شد. اعضای شبکه میانی به علت قرارگیری در محور خنثی، نقش سازه ای چندانی در تحمل بارها نداشته ، کارکرد اصلی آنها جلوگیری از افزایش بیش از حد طول مهاربند های قطری است.

شاه تیر پنج لایه ای که در جلوی سازه قرار دارد با افزودن یک لایه به بالا و پایین سازه فضاکار سه لایه شکل گرفته و برخلاف سایر قسمت های سازه اتصالات آن از نوع جوش است . لایه های افزوده شده بالایی و پایینی شاه تیر و مهاربند های قطری که آنها را به سازه سقف متصل می کنند، دارای مقاطع قوطی هستند . عمق سازهای شاه تیر ۹/۵۳ متر است. بالاترین و پایین ترین لایه های شاه تیر ، فلانژ نامیده می شوند.

تحلیل و طراحی سازه فضایی ( آشیانه)

تحلیل سازه با استفاده از نرم افزار ساپ ۹۰ انجام می شود . در تحلیل های اولیه فرض بر آن بود که خرپای فضایی دارای اتصالات مفصلی است، اما در تحلیل نهایی اتصالات شاه تیر صلب در نظر گرفته شد. به علت تقارن سازه حول محور y ، تنها نیمی از آن تحلیل و محاسبه شد.

تغییر شکل بیشینه تحت تأثیر نیروهای وارد بر سازه در شرایط معمولی بارگذاری معادل ۶۲۴ میلیمتر است و در گره شماره ۱۴۲۴ اتفاق می افتد.

صفر تا صد طراحی

طرح اولیه سازه، پس از اعمال تغییراتی که شرح آن ها در این قسمت آمده ، به شکل نهایی می آید .

عمق سازه ای به ۴/۸۷۱ متر تقلیل پیدا کرد؛

عمق سازه ای شاه تیر به ۸/۶۸۳ متر محدود شد؛

یک شاه تیر در بخش عقبی سازه طراحی شد که بر روی دو ستون موجود قرار می گرفت؛

آرایش مستقیم شبکه های مربع فلانژ های بالایی و پایینی به صورت قطری درآمد؛

یک خمیدگی روبه بالا معادل ۵۰۰ میلی متر در شاه تیر جلویی ایجاد شد.

در طرح نهایی اتصالات بارهایی که سازه برای تحمل آنها طراحی شد، شامل بار مرده ، زنده ، باد و نیروی زلزله بودند.

نسبت ارتفاع سازه به بزرگترین بعد در پلان از ۵ بیشتر باشد؛

بسامد هماهنگ اول آن از ۱ هرتز کمتر باشد.

بنابراین از آنجا که بسامد طبیعی سازه مورد نظر معادل ۱/۵۱۳ هرتز محاسبه شد تحلیل دینامیکی اثر نیروی باد بر سازه و آزمایش تونل باد بر

روی مدل سازه ضرورتی نداشت.

پوشش ، اتصالات و اجرا آشیانه

پس از اتمام طراحی سایر مراحل نیز یه سرعت انجام  تا یک آشانه هواپیما کامل را داشته باشیم.

پیوند ها ( اتصالات)

در لایه های فوقانی و تحتانی سازه فضاکار سه لایه از پیونده های گویسان تو خالی مربوط به سیستم اکتاتیوب و در لایه میانی از پیونده های توپر برای اتصال اعضا به یکدیگر استفاده شده است. در شاه تیر های جلویی و عقبی مقدار نیروی کششی و فشاری بیشینه به ترتیب ۱۵۰۰ و ۱۶۰۰ تن است.

بافت و نصب سازه

سازه آشیانه هواپیما با وزنی معادل ۱۱۰۰ تن بر روی زمین بافته شد، سپس به صورت یکپارچه و با استفاده از یک بالابر چاله مرکزی پی اس سی بالا کشیده شد .

پوشش سقف

سازه فضایی با استفاده از صفحات ذوزنقه با روکش پودری از جنس فولاد گالوانیزه ، که ضخامت پوشش روی آن ۴۰ میکرومتر است پوشانده شد.