Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор методов решения гидродинамической задачи качки судна в жидкости с твердыми вертикальными границами . 8
ГЛАВА 2. Описание метода решения 28
2.1 Постановка трехмерной задачи качки судна на мелководье вблизи вертикальной стенки 28
2.2. Определение функции Грина и потенциалов скорости при качке судна вблизи вертикальной стенки 34
2.3.Определение функции Грина и потенциалов скорости при качке судна в канале. 50
2.4 Определение амплитуд качки и сил волнового дрейфа . 54
ГЛАВА 3 Анализ результатов расчетов гидродинамических характеристик при качке судна параллельно вертикальной стенки 59
3.1 Влияние вертикальной стенки на коэффициенты присоединенных масс и демпфирования, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики качки судов. 63
3.2 Влияние вертикальной стенки на дрейфовые силы 98
ГЛАВА 4 Анализ результатов расчетов гидродинамических характеристик качки судна в Канале 111
4.1 Исследование влияния ширины канала на коэффициенты демпфирования и присоединенные масс, возмущающих и дрейфовые силы и амплитуды продольной качки. 112
4.2 Влияния скорости на гидродинамические характеристики качки судна в Канале 123
4.3 Влияние произвольного положения судна по ширине канала на характеристики качки 133
4.4 Влияние количества вертикальных стенок на характеристики продольной качки судна 142
Литера тура. 156
- Определение функции Грина и потенциалов скорости при качке судна вблизи вертикальной стенки
- Определение амплитуд качки и сил волнового дрейфа
- Влияние вертикальной стенки на дрейфовые силы
- Влияния скорости на гидродинамические характеристики качки судна в Канале
Введение к работе
Несмотря на значительный прогресс в мировом судостроении и эксплуатации флота, ряд существенных вопросов проблем мореходности представляются исследованными в недостаточной степени. К одному из таких вопросов относится определение гидродинамических характеристик судна и амплитуд его качки в условиях стесненного фарватера (в канале, параллельно причалу).
Рост перевозок в прибрежных районах морей и в мелководных акваториях, грузовые операции, проводимые у причальных комплексов в портах в условиях волнения, обеспечение эффективной швартовки крупнотоннажных судов связаны с определенной опасностью повреждения судна и даже причального комплекса. Корректное определение характеристик качки судна в условиях стесненного фарватера позволит обеспечить безопасность проведения перечисленных работ и уменьшить возможность повреждения судов.
Плавание в условиях фарватера, ограниченного не только по глубине, но и твердыми вертикальными границами ведет к существенному изменению мореходных качеств судов. Данное обстоятельство связано с изменением распределения гидродинамических давлений на смоченной поверхности судна, вследствие чего изменяются в количественном и качественном отношении суммарные гидродинамические силы, действующие на судно со стороны окружающей его жидкости.
Существующие в настоящее время в российской практике методы расчета гидродинамических характеристик качки судна в условиях стесненного фарватера в основном базируются на решении двумерной задачи. Кроме этого, большинство работ ограничено определением коэффициентов присоединенных масс и демпфирования. Очевидно, что решение трехмерной гидродинамической задачи о качке судна параллельно причалу (параллельно вертикальной стенке) и в канале ( параллельно двум вертикальным стенкам) является
актуальной проблемой.
ЦЕЛЬЮ настоящей диссертационной работы является разработка методов и программ расчета качки судна на мелководье параллельно вертикальной стенке , имитирующей причал, и качки судна в канале ограниченной глубины на основании трехмерной потенциальной теории. Для достижения этой цели в работе поставлены следующие задачи :
Разработка трехмерного численного метода и соответствующих программ расчета качки в условиях ограниченного вертикальными границами фарватера;
Проведение сравнительных и систематических расчетов гидродинамических коэффициентов, возмущающих сил, дрейфовых сил и амплитуд качки параллельно вертикальной стенке и в канале;
Исследование влияния на перечисленные величины таких факторов как:
Изменения расстояния между судном и вертикальной границей;
Изменения ширины канала;
Изменения относительной глубины фарватера.
Сравнение влияния количества вертикальных границ на гидродинамические
характеристики качки при прочих равных условиях
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В диссертации использованы аналитические методы гидродинамической теории качки, методы вычислительной математики.
-
Разработан трехмерный численный расчетный метод для определения качки судна на мелководье параллельно вертикальной стенке;
-
Впервые проведено систематическое исследование влияния изменения расстояния между судном и вертикальной стенкой на характеристики качки судна в условиях мелководья.
3. Разработан трехмерный численный расчетный метод для определения качки судна в
мелководном канале ;
4. Проведено систематическое исследование влияния изменения ширины канала, места
расположения судна по ширине канала, а также количества вертикальных преград на
характеристики качки.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И ВЫВОДОВ подтверждается корректностью математических выкладок, обоснованностью используемых допущений, результатами экспериментальной проверки разработанных методов и алгоритмов, сравнением с некоторыми результатами других авторов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ Основным практическим результатом данной диссертации
является разработка трехмерных численных методов и соответствующего программного
комплекса для расчета качки судна в условиях различных стесненных фарватеров.
Теоретические положения работы, а также полученные в ней практические результаты могут
быть использованы :
1) в задачах нормирования остойчивости судов смешанного типа «река-море»;
2)для решения других проблем безопасности мореплавания, таких как: оценка качки
заякоренных судов в портах и каналах, в задачах динамики ошвартованных у причала судов;
анализ движения судов в штормовых условиях в условиях фарватера ограниченной глубины
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ Результаты работы были внедрены на
кафедре теории корабля СПбГМТУ и в Российском морском регистре судоходства.
АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные положения и результаты диссертации были доложены на конференции НТК XLV “Крыловские Чтения” (Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидродинамики), С.- Петербург 2013
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 5 работ. Из них 1 работа в
личном авторстве, доля автора в остальных 50%. В рецензируемых научных изданиях перечня Минобрнауки России опубликованы 4 статьи. Из них 1 работа в личном авторстве, доля автора в остальных- 50%.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения, списка литературы, включающего 66 наименования. Общий объем работы составляет 160 страницу, в том числе 116 рисунков и 1 таблицу.
Определение функции Грина и потенциалов скорости при качке судна вблизи вертикальной стенки
В работах Kumar [42], Lim [43] методом интегральных уравнений решена трехмерная задача о качке судна, расположенного между набережной (вертикальной стенкой) и плавучим понтоном. В работах приведены результаты расчетов коэффициентов присоединенных масс, демпфирования, возмущающих сил, амплитудно-частотных характеристик качки, сил волнового дрейфа для фиксированного значения глубины акватории и трех курсовых углов -90, 135 и 180 градусов. Расстояние между судном и набережной и судном и понтоном принималось одинаковым. В работе Kumar [42] исследовались по-отдельности 5 случаев : качка судна в безграничной жидкости , качка понтона в безграничной жидкости , качка судна параллельно набережной, качка понтона параллельно набережной и качка судна и понтона параллельно набережной. Работа Lim [43] дополнена исследованием взаимодействия судна и понтона без учета влияния набережной как вертикальной преграды. На рис.1.11-1.14 приведены некоторые результаты расчетов присоединенных масс, возмущающих сил и сил волнового дрейфа из этих работ. Анализ данных результатов показывает , что взаимодействие объектов : судна и набережной, понтона и набережной, судна и понтона приводит не только к количественному , но и к качественному изменению всех гидродинамических характеристик. значения АЧХ бортовой и поперечно-горизонтальной качки на встречном волнении с учетом взаимодействия объектов и без него [Kumar]( FLQW –качка плавучего понтона; FLQW+FIQW-качка понтона параллельно набережной, FLQW+CS+FIQW-качка судна и понтона параллельно набережной) Во-первых, для зависимостей коэффициентов присоединенных масс, демпфирования, возмущающих и дрейфовых сил , амплитудно-частотных характеристик от частоты характерно наличие многочисленных пиков, по сравнению с аналогичными характеристиками , полученными для случая качки изолированных объектов. При этом коэффициенты присоединенных масс могут иметь отрицательные значения (рис.1.11). Во-вторых, взаимодействие объектов приводит к появлению тех составляющих возмущающих сил и сил волнового дрейфа, которые отсутствуют при качке изолированного объекта . Например, при качке судна параллельно вертикальной преграде на встречном волнении появляются поперечная возмущающая сила , а также возмущающие кренящий момент и момент рысканья, которые отсутствуют при качке в безграничной жидкости.
Появление данных возмущающих сил и моментов, в свою очередь, приводит к появлению соответствующих видов качки (рис.1.14). При качке судна параллельно вертикальной стенке на волнении лагом появляется продольная составляющая силы волнового дрейфа, на встречном волнении , наоборот поперечная составляющая, которые в случае качки изолированного объекта пренебрежимо малы, или вовсе отсутствуют. (рис.1.13).
Однако, несмотря на объемные численные исследования, выполненные в работах Kumar и Lim в них отсутствует изучение влияния изменения глубины акватории, а также расстояния между объектами на все перечисленные характеристики.
Трехмерная дифракционная задача рассмотрена в работе J.Xia, Krokstad [63] в результате решения которой авторами были определены возмущающие силы и силы волнового дрейфа , действующие на неподвижную полусферу, расположенную параллельно вертикальной стенке и в канале . Для решения задачи , аналогично Oortmerssen, в данной работе использовалась трехмерная функция Грина , метод интегральных уравнений и метод зеркальных отображений. Выполнено исследование влияния изменения относительного расстояния до стенки b/d и относительной ширины канала Bk/d на определяемые величины.Результаты приведены для случая глубины h=10d (d-диаметр сферы). Относительные величины b/d и Bk/d принимались равными 7, 10.5 и 21 . Несмотря на достаточно большие значения b/d и Bk/d показано значительное влияние вертикальных стенок на вертикальную возмущающую силу и продольную составляющую силы волнового дрейфа. При этом данное влияние сильнее проявляется в случае сил волнового дрейфа.
Kimmoun, Molin [41] решили трехмерную задачу о качке прямоугольной баржи параллельно вертикальной стенке. В работе приведены результаты расчетов поперечно-горизонтальной, бортовой , вертикальной качки и поперечной силы волнового дрейфа для двух расстояний баржи от стенки Hq=2 м и Hq=0,125 м. Аналогично вышерассмотренным работам, результаты, полученные Kimmoun, Molin показывают сильное влияние вертикальной стенки на все перечисленные характеристики. Оно проявляется в наличии нескольких резонансных режимов вертикальной, поперечно-горизонтальной качки, а также в многократной смене знака дрейфовой силы ( рис.1.15)
Определение амплитуд качки и сил волнового дрейфа
В целях апробации разработанной программы результаты расчетов коэффициентов присоединенных масс и демпфирования 22, 33, 22, 33 для танкера были сопоставлены с экспериментальными и расчетными данными Oortmerssen [46] для различных положений танкера от вертикальной стенки Hq=16.5, 25.75, 33. Из приведенных на рис 3.2 сопоставлений можно видеть очень хорошее согласование результатов.
На рис 3.3 представлены сравнения расчетов вертикальных возмущающих сил, действующих на полусферу при различных отношениях Hq/d= 7, 10.5, 21 с расчетами J. Xia [63]. Из представленных графиков видно полное согласование результатов, полученных автором с результатами J.Xia.
Влияние вертикальной стенки на коэффициенты присоединенных масс и демпфирования, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики качки судов. Одной из целей настоящей работы является исследование влияния расстояния на котором находится судно от вертикальной стенки Hq на гидродинамические коэффициенты присоединенных масс и демпфирования, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики качки. Для этого были проведены расчеты всех перечисленных величин в зависимости от изменения Hq/B/2 при постоянных значениях H/T для различных судов [18].
На рис 3.4 – 3.6 представлены характерные результаты расчетов коэффициентов присоединенных масс и демпфирования 11, 22, 33, 11, 22, 33 танкера для случаев относительной глубины H/T=1.2, 1.4, 7.5. При этом относительное расстояние до стенки Hq/B/2 в каждом случае принимало значения: 0.35, 0.7, 1.09, 1.4, 1.75.
Из приведенных результатов видно, что все коэффициенты присоединенных масс при некоторых значениях безразмерных частот, зависящих от комбинаций значений H/T и Hq/B/2, имеют отрицательные значения. Данные результаты вызваны не недостатками метода, а связаны с наличием стоячих волн между корпусом судна и стенкой, которые приводят к изменению поля скоростей, а следовательно и к изменению гидродинамических характеристик судна [5].
Влияние вертикальной стенки проявляется в резком увеличении, а затем резком снижении значений с переходом в отрицательную область присоединенных масс по сравнению со значениями данных коэффициентов без учета стенки. Кроме этого, происходит сдвиг максимальных значений присоединенных масс в зону больших частот при уменьшении расстояния до стенки.
Так, максимальные значения присоединенных масс 22, 33 для танкера имеют место при Hq/B/2=0.35, а для судна 60-й серии при Hq/B/2=1.033. При этом 22max при Hq/B/2=1.75 для танкера имеет место при (L/g)1 и в 2.5 раза больше значения 22 без учета стенки, 22max при Hq/B/2=0.35 имеет место при (L/g)1.8 и практически в 9 раз больше соответствующего значения 22 без учета стенки(рис. 3.4).
Значения коэффициентов демпфирования и присоединенных масс в зависимости от изменения Hq при Н/Т=1.2 для танкера Максимальные отрицательные значения присоединенных масс также смещаются в область больших значений oW(L/g) при уменьшении Hq/B/2. Например, Х33тах для Hq/B/2=0.35 имеет место при oW(L/g) 2.5 и равно - 10, а для HqЗначения коэффициентов демпфирования и присоединенных масс для судна 60й серии при H/T=2 в зависимости от изменения Hq Для коэффициентов демпфирования также характерно многократное увеличение значений и наличие максимумов зависимостей 11=f(tO), 22=f( Ш), 33=f( Ъ ) при учете вертикальной стенки в отличие от соответствующих значений, полученных без ее учета. При этом максимальные значения коэффициентов демпфирования также увеличиваются при уменьшении расстояния Hq/B/2 и сдвигаются в область больших значений (L/g)(рис 3.4 - 3.8). В ряде случаев, кривые ц=ґ(їїї), 21=ї{тп), 33=ґ(та) имеют несколько максимумов.
Так, для судна 60-й серии 33тах для Hq/B/2=1.033 имеет место при (L/g)1.3 и в 3.6 раз больше соответствующего значения 33тах для Hq/B/2=4.13, имеющего место при (L/g)0.5. В большинстве случаев, наличие вертикальной стенки приводит вначале к резкому увеличению коэффициентов демпфирования, а затем к их значительному уменьшению по сравнению с аналогичными значениями, полученными без учета стенки.
В работе также проводилось исследование влияния изменения относительной глубины на коэффициенты демпфирования и присоединенных масс при постоянном расстоянии от вертикальной стенки.
Таким образом, полученные результаты показывают, что судно будет иметь максимальные значения присоединенных масс и коэффициентов демпфирования при минимально возможных для него значениях относительной глубины Н/Т и относительного расстояния до стенки Hq/B/2. Наличие вертикальной стенки приводит к взаимодействию всех шести видов колебаний судна между собой и необходимости расчета всех 36 коэффициентов присоединенных масс и демпфирования. На рис.3.13-3.16 приведены результаты расчетов некоторых из них для танкера и сухогруза “Новгород в” зависимости от изменения расстояния до вертикальной стенки. Полученные результаты показали , что коэффициенты Х2з и ц23 соизмеримы с коэффициентами Х22, Х33 , ц22 ,Цзз, а Х34 и ц34 с Х24 и ц24. Для коэффициентов демпфирования ц23,ц34, ц56 ,Цбі и других характерен сдвиг максимальных значений в область высоких частот при уменьшении расстояния до стенки. Соответствующие коэффициенты присоединенных масс , в большинстве случаев, увеличиваются по абсолютному значению при уменьшении расстояния до стенки. При бесконечном расстоянии до стенки все перечисленные коэффициенты равны нулю.
Влияние вертикальной стенки на амплитудные значения возмущающих сил приведено на рис 3.17 - 3.22 на примерах танкера и сухогруза ,, Новгород . Расчеты возмущающих сил при различных расстояниях до вертикальной стенки проводились для всех судов для трех курсовых углов 90, 135, 180.
Влияние вертикальной стенки на дрейфовые силы
В диапазоне частот (L/g) 2.2 для танкера и (L/g) 1.3 для сухогруза имеет место уменьшение амплитуд вертикальной качки при приближении к стенке, обусловленное аналогичным поведением возмущающих сил. Так, для танкера на косом волнении на расстоянии от вертикальной стенки Hq=16.5 м, амплитуды вертикальной качки в 1.66 раз меньше соответствующих амплитуд без наличия стенки для (L/g)=2 (рис 3.30в). Дальнейшее увеличение частоты приводит к возрастанию амплитуд вертикальной качки вблизи стенки по сравнению с амплитудами того же судна, вычисленными без учета стенки. При этом уменьшение расстояния до стенки Hq/B/2 приводит к сдвигу резонансных амплитуд в область высоких частот. Так, для танкера резонанс вертикальной качки при Hq/B/2=0.35 и H/T=1.4 имеет место на безразмерной частоте (L/g)3.75, а резонанс вертикальной качки при Hq/B/2= на (L/g)2.25 (рис 3.29в).
Значения самих резонансных амплитуд в ряде случаев могут уменьшаться при уменьшении расстояния Hq (рис 3.32 в), но чаще существенно не изменяются (рис 3.29в).
При расположении судна лагом наличие вертикальной стенки приводит к увеличению амплитуд килевой ,продольно- горизонтальной качки и рысканья (рис 3.29, 3.32) в зоне больших частот. При этом наблюдается сдвиг резонансов перечисленных видов качки в сторону высоких частот при уменьшении расстояния до стенки . Наличие резонансов продольно-горизонтальной качки и рысканья обусловлены взаимодействием всех шести видов колебаний при наличии вертикальной стенки.
Расчет бортовой качки проводился в рамках потенциальной теории без учета вязкостного демпфирования, что объясняет большие резонансные амплитуды на рис 3.29 . Тем не менее, в случае бортовой качки значительного смещения резонансных амплитуд не происходит, поскольку несмотря на изменение присоединенной массы 44 при изменении Hq/B/2, ее значения остаются намного меньше значения момента инерции массы судна Jxx.
На косом волнении амплитуды дополнительных видов качки: поперечно – горизонтальной, продольно – горизонтальной и рысканья практически не зависят от изменения расстояния до стенки (рис 3.30, 3.33). Следует отметить, что при 0 все АЧХ —,—и —стремятся к бесконечности, что подтверждается многочисленными экспериментальными и расчетными исследованиями [35], [36], [45], [48].
На встречном волнении наличие вертикальной стенки в основном влияет на амплитуды вертикальной качки в зоне больших частот (L/g) 2 (рис 3.31 в, 3.34 в). Также как и при других курсовых углах резонансные амплитуды сдвигаются при уменьшении величины Hq/B/2 в зону частот, соответствующих коротким волнам. При этом значения самих резонансных амплитуд значительно увеличиваются по сравнению с амплитудами вертикальной качки в нестесненном фарватере. Так , для танкера І при
Появление на встречном волнении возмущающих сил и моментов Fv , Mve и Mvx, а также взаимодействие всех шести видов колебаний вызывает и соответствующие поперечные виды качки. Наличие стенки приводит к появлению небольшой поперечно горизонтальной, бортовой качки и рысканья. При Hq= данные виды качки отсутствуют (рис 3.31 -3.34).
Безразмерные амплитуды \— и увеличиваются при приближении к aw осо осо стенке. Так, для сухогруза Новгород амплитуды рысканья при L Hq/B/2=0.873и со -1 в 3.5 раза больше соответствующих амплитуд для \ g Hq/B/2=3.495( рис.3.34е). Для поперечно-горизонтальной качки характерен сдвиг максимальных амплитуд в область высоких частот при уменьшении расстояния до стенки.
На рис 3.35 - 3.39 показано влияние изменения относительной глубины на АЧХ различных видов качки при постоянном расстоянии между судном и вертикальной стенкой. Анализ полученных результатов показал, что уменьшение относительной глубины фарватера H/T приводит к увеличению амплитуд ТІ всех дополнительных видов качки —,— и —, независимо от курсового &w &w ОСо угла и Hq/B/2 (рис 3.36, 3.37).
В случае вертикальной качки судна при =90 уменьшение H/T приводит к изменению резонансных амплитуд и их сдвигу в область низких частот (рис 3.35 б, 3.37).
На косом и встречном волнении, наоборот, на большем диапазоне частот имеет место уменьшение амплитуд как вертикальной качки, так и килевой качки при уменьшении относительной глубины H/T, что обусловлено соответствующим поведением возмущающих сил (рис 3.38, 3.39 б, в).
Резонансные амплитуды бортовой качки в большинстве случаев увеличиваются при уменьшении H/T без существенного сдвига по частоте (рис.3.31,3.33в).
На встречном волнении от изменения глубины существенно зависят те виды качки, которые обязаны своим появлением наличию вертикальной стенки, т.е \— и .Так, для сухогруза Новгород на безразмерной aw «о осо частоте (L/g)=1. 25 амплитуды бортовой качки и рысканья при H/T=1.2 в 16 и 4.5 раза больше соответствующих амплитуд при H/T=2. Таким образом, вышеупомянутый эффект ,,притяжения , а также взаимодействие всех шести видов качки будут сильнее проявляться при меньшей глубине фарватера.
Влияния скорости на гидродинамические характеристики качки судна в Канале
В целях исследования влияния скорости расчеты продольной качки судов в канале проводились для относительных скоростей движения Frн=0.1 и 0.2 на встречном и попутном волнении.
Результаты расчетов коэффициентов присоединенных масс и демпфирования в зависимости от скорости и курсового угла для транспортного судна и сухогруза Новгород приведены на рис 4.15 - 4.20. Расчеты проводились для различных ширин канала и различных относительных глубин.
Анализ полученных результатов показывает, что увеличение скорости на встречном волнении ((3=180) проводит к сдвигу максимальных значений коэффициентов демпфирования ц11, ц33, ц55 в зону более низких значений относительных частот wV(L/g). При этом изменение самих максимальных значений незначительно или не происходит вообще (рис 4.15а,б).
При значительной относительной ширине канала коэффициенты демпфирования, как было отмечено выше, имеют по несколько максимумов. Соответственно, при увеличении скорости происходит смещение каждого из этих максимумов, что наглядно видно на примере транспортного судна при Вк/В=10 (рис 4.16). При отсутствии скорости хода средний максимум ц33
На попутном волнении (3=0), максимальные значения коэффициентов демпфирования смещаются, наоборот, в сторону больших значений относительных частот при увеличении скорости хода.
Коэффициенты присоединенных масс при продольно-горизонтальной и килевой качке Л.ц и Л.55 при увеличении скорости хода и (3=180 уменьшаются в зоне частот ш 1.5 независимо от значения относительной глубины, ширины канала и типа судна (рис 4.18, 4.19 а,б). Так, для транспортного судна Х55 при FrH=0.2 в 1.5 раза меньше Х55 при FrH=0 на частоте ш=1 (рис 4.19 в). В зоне частот ш 1.5 для данных коэффициентов, также как и для коэффициентов демпфирования, характерно смещение максимумов в зону низких частот, без изменения абсолютных значений самих максимумов. Для транспортного судна происходит смещение первого максимума коэффициентов \п и \55 с частоты та =2.5 на частоту ш=2 (FrH=0.2).
Коэффициенты присоединенных масс \33 при вертикальной качке в зоне частот та 2 увеличиваются с увеличением FrH. Кроме этого, в большинстве случаев, происходит смена знака \33 с отрицательного на положительный (рис 4.18, 4.19 б). В зоне частот ш 2 происходит такое же смещение максимума в зону низких частот как для Л.п и Л.55 На попутном волнении, наоборот, происходит увеличение коэффициентов Л.Ц и Л.55 в зоне частот та 2 с возрастанием скорости хода и сдвиг максимальных значений в область больших частот при та 2 (рис 4.20). Аналогичный сдвиг максимумов наблюдается и для коэффициентов \33.
При этом изменение ширины канала практически не влияет на величину данного смещения. Например, для транспортного судна при Вк/В=2, (3=0 смещение максимума \33 при увеличении скорости происходит с ш=3 до та =4, а при Вк/В=5.36 и (3=180 с та =3 до та =2 (рис 4.19, 4.20).
На встречном волнении в зоне безразмерных частот ш 2 амплитудные значения продольной и вертикальной возмущающих сил, а также момента практически не зависят от скорости. При Вк/В- происходит увеличение перечисленных величин при возрастании относительной скорости (рис 4.23). В зоне безразмерных частот Ш 2 увеличение скорости приводит к смещению ,,максимумов” возмущающих сил и момента в зону низких частот. При этом изменение самих максимальных значений незначительно.
На попутном волнении в узком канале увеличение скорости снижает значения продольной возмущающей силы и момента в зоне частот Ш 2 и увеличивает значения вертикальной силы. При ТП 2 происходит сдвиг максимумов в зону высоких частот при возрастании скорости. При таком смещении наблюдается многократное уменьшение значений возмущающих сил и моментов.
Например, для транспортного судна при ш=3.25 наблюдается трехкратное снижение возмущающего момента при Frн=0.2 по сравнению с соответствующим значением при Frн=0 (рис 4.21).
Все отмеченные смещения максимумов коэффициентов демпфирования, присоединенных масс и возмущающих сил на встречном и попутном волнении обусловлены зависимостью перечисленных величин от кажущейся частоты, которая увеличивается по сравнению с истинной частотой при (3=180 и уменьшается при (3=0.
Результаты расчетов амплитудно-частотных характеристик продольно-горизонтальной, вертикальной и килевой качки в канале в зависимости от изменения скорости приведены на рис 4.24-4.27.
Анализ полученных результатов показывает, что увеличение скорости на встречном волнении приводит к значительному уменьшению амплитуд продольно-горизонтальной качки в зоне частот ш 1. Так, для сухогруза Новгород амплитуды ПГК при Frн =0.2 в 1.5 раза меньше соответствующих амплитуд при Frн =0 (рис 4.26 а) на частоте ш=0.5. Тоже самое характерно и для транспортного судна (рис 4.24).
При дальнейшем увеличении частоты Ш 2 амплитуды продольно-горизонтальной качки стремятся к нулю . На попутном волнении, наоборот, амплитуды ПГК возрастают при увеличении скорости (рис 4.25).
Похожие диссертации на Разработка методов расчета и исследование качки судна в мелководных стесненных фарватерах.
