Мореходность

Мореходность судна - его способность эффективно противостоять действию волн и ветра.

Определение волновых нагрузок и проектирование конструкций корпуса судна с их учётом.
Обеспечение

Ранее в курсе рассматривалось поведение корабля на тихой воде, и

Волны \ Waves

Образование волн и Энергия волн

Передаваемая морю
энергия

Создание
волн

Скоростное судно

Большие волны

Энергия

Волны \ Waves

Волны \ Waves

По происхождению, т. е. в зависимости от

Ветер генерирует волновую систему

Размеры волн в системе определяются:

Скоростью ветра

Waves

Волны \ Waves

Ветер генерирует волновую систему

Глубина водоема
- Высота

Создание ветровых волн

Энергия ветра

Диссипация энергии
вязким трением

Развитое волнение
(ветровая энергия = диссипируемой)

Зыбь

Энергия ветра

Ripples\ Рябь

Swells\ Зыбь

Growing Seas\ Растущие волны

Fully Developed Seas\ Развитое волнение

Reducing\

Элементы ветровых волн

t (сек)

T

Синусоидальная волна- волна, представленная на рисунке
Период, T- время одного полного

t (sec)

Волновая Частота, ω – число радиан за 1 секунду (здесь

А вот две формулы для определения частоты собственных колебаний по вертикали

t (sec)

T

Отклонение Z – измеряется в момент времени t
- Zo начальное

Суперпозиция волн

Реальное волнение

«Расчетное» волнение

Теорема суперпозиции

Реальная поверхность получается
в результате взаимодействия
различных волновых систем.
(Нерегулярное

Допустим, имеется запись высот n волн с помощью волнографов. Все значения

плотность энергии (энергия на единицу площади) волнения, состоящего из множества

На форму волнового спектра влияют многие факторы, в частности, сила и

Wave Spectrum

Frequency

Energy Density

Significant wave height :
- Average of

Частота волн :

Случайный процесс линейного волнения представляется рядом или интегралом Фурье .
Любой

Пример гармонических колебаний

линейные соотношения :
величины сил и моментов линейно

растяжение

сжатие

- Если пружину сжать или растянуть, появится сила, стремящаяся вернуть массу

Математическое представление гармонических
колебаний

Уравнение колебаний

Масса блока

Постоянная пружины

Начальное отклонение

Собственная частота

Уравнение

График

t

T

Собственная частота

Математическое представление гармонических
колебаний

Период

или

Система пружина – масса - демпфер

пружина

масса

демпфер

Уравнение движения (свободные колебания) и его

- демпфирование : несколько колебаний
- критическое : быстрое затухание, одно колебание
-

Корабль как колебательная система

Корабль как колебательная система

По английски…

Пружина – Масса - Демпфер

Roll Бортовая качка

Причина движений: внешние силы или

Внешние силы и резонанс

Если энергия не пополняется,
система приходит в состояние

Внешние силы, колебания, резонанс

пружина

масса

- Уравнение колебаний и его решение

Внешняя сила

Гармонические колебания

Уравнение движения

Амплитуда вынужденных колебаний

b : коэффициент
демпфирования

Simple Harmonic Motion

Гармонические колебания

Внешние силы, колебания,

Частота

Амплитуда колебаний

Слабое демпфирование:
РЕЗОНАНС!

Легкое
демпфирование

Сильное
демпфирование

Гармонические колебания

Внешние силы, колебания, демпфирование и резонанс

Моделирование качки

Корабль как колебательная система

Вертикальная качка

Демпфирование

Пружина – масса -

Вынужденные колебания

Движения, создаваемые в системе определяются
амплитудой внешней силы (F)

Качка корабля

Вынужденные колебания

Расчетные режимы движения

Движения корабля как твердого тела

Линейные перемещения : surge, sway, heave

Вертикальная качка

Восстанавливающие силы при вертикальных перемещениях

z

z

= F

B

Корабль в покое

DWL

результирующая

сила

F

B

>

Восстанавливающие силы пропорциональны изменению осадки.
Амплитуду восстанавливающей силы можно определить

: Частота собственных вертикальных
колебаний системы масса – пружина

Heave

Простые приближенные формулы для периодов вертикальной и килевой качки

Бортовая качка

Образование восстанавливающего момента

Creation of Internal Righting Moment

G

S

B

F

B

¸

B

F

B

¸

G

Z

S

•

•

•

•

Простая приближенная формула для периода бортовой качки

Бортовая качка затухает медленнее,
чем вертикальная и

Бортовая качка

Низко расположенный ЦТ⇒ хорошая остойчивость
⇒ Малый период качки ;

Остойчивость судна в условиях совместного действия волнения и ветра

Контейнеровоз (Lpp=300m)

(10 баллов по Бофорту) : Hволн1/3=9.0(м), T=11.6(сек), Ua=26.5(м/сек), GM=h=1.0(м)

Sagging\ на

Килевая качка

(У длинных узких кораблей мал Iyy)

Килевая качка быстро затухает из-за

Резонанс при гармонических колебаниях

Вертикальная

килевая

бортовая

Амплитуда

Амплитуда

Амплитуда

Резонанс : Частота возбуждения ≡ Частота собственных

Пароход Бессемера

Пассажирский салон (21х9 метров) парохода был подвешен на продольной оси.

Скуловые кили

Активный
руль

Fin Stabilizer

Качка на встречном волнении

Судно на подошве волны

Судно на вершине волны

Hogging condition (Crest condition)

Диаграммы статической остойчивости на волнении

Slamming | Слеминг

Слеминг и волновая вибрация

Слеминг на судах и оффшорных сооружениях

Поведение на попутном волнении

Попутная волна может быть опасна не только из-за непосредственного снижения остойчивости