Мореходность

1.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
МОРЕХОДНОСТЬ
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
1

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

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Мореходность судна -
-Maritime Education & Training
его способность эффективно
противостоять действию волн и ветра.
Определение скорости на
волнении. В шторм скорость
уменьшается из - за дополнительного
сопротивления при ходе на волнении.
Если вследствие этого судно с
недостаточным запасом мощности
потеряет ход, оно может стать
неуправляемым. Волны его развернут
лагом и могут выбросить на мель или
опрокинуть. С другой стороны, на
волнении часто необходимо
искусственное уменьшение скорости,
чтобы избежать чрезмерной качки и
ударов волн.
Безопасность судна в отношении
опрокидывания, большой бортовой
качки и ускорений, слеминга, ударов
волн в корпус, надстройки или
палубный груз, оголения гребного
винта, приводящего к разносу и
возможной поломке двигателя.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
2

3.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
• Определение волновых нагрузок и
проектирование конструкций корпуса судна с
их учётом.
Обеспечение комфорта и безопасности людей
на борту судна (морская болезнь, опасность
случайных падений людей, в том числе за
борт).
Определение возможности проведения различных
операций, например, промысловых, грузовых,
швартовных, посадки вертолётов и др.
Оптимизация курса и маршрута перехода с
учётом волнения, чтобы уменьшить, например,
время рейса, расход топлива и др.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
3

4.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Мореходность \ Seakeeping
• Ранее в курсе рассматривалось поведение корабля на
тихой воде, и определялись:
- параметры плавучести и остойчивости
- ходовые качества
• Обычно корабль подвергается действию волн и ветра.
• И корабль на это реагирует...
Вход
выход
воздействие
Последствия
Волны
Ветер
Перемещения
Нагрузки
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
4

5.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Волны \ Waves
Образование волн и Энергия волн
Передаваемая морю
энергия
Скоростное судно
Создание
волн
Большие волны
1
E gH 2
8
Энергия волны, E= f(Высота волны²)
- Удваиваем высоту Учетверяем волновую энергию!
- Cw (коэффициент волнового сопротивления) корпуса судна
увеличивается при увеличении высоты создаваемых волн.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
5

6.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Волны \\Waves
Волны
Waves
По происхождению, т. е. в зависимости от сил,
возбуждающих их, волны подразделяют на :
•ветровые (волны трения)
•Приливные
•Анемобарические
•сейсмические (цунами)
•корабельные
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
6

7.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Волны \ Waves
Ветер генерирует волновую систему
Размеры волн в системе определяются:
• Скоростью ветра :
- Ветер большей скорости передает воде больше энергии.
- Большие волны генерируются сильным ветром.
• Направлением ветра :
- Чем дольше дует ветер в одном направлении, тем
больше будет передано воде ветровой энергии .
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
7

8.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Waves
Волны \ Waves
Ветер генерирует волновую систему
• Глубина водоема
- Высота волны зависит от глубины водоема.
- Волны при выходе на пляж растут, заваливаются и
разрушаются
• Обдуваемая поверхность
- Поверхность воды, на которую действует ветер.
- Чем больше площадь этой поверхности, тем больше
энергии передаст ветер морю.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
8

9.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Создание ветровых волн
Рост волн
(ветровая энергия> диссипируемой)
Рябь
(высокочастотная)
Развитое волнение
(ветровая энергия = диссипируемой)
Диссипация энергии
вязким трением
Затухание
(ветровая энергия< диссипируемой)
Зыбь (длинные волны малой частоты)
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
9

10.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Waves
Волны \ Waves
Ripples\ Рябь
Growing Seas\
Растущие волны
Fully Developed Seas\
Развитое волнение
Reducing\
Затухающее
волнение
Swells\ Зыбь
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
10

11. Элементы ветровых волн

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Элементы ветровых волн
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
11

12.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
12

13.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Waves
Волны \ Waves
zo
zo
z
1
t (сек)
T
Синусоидальная волна- волна, представленная на рисунке
Период, T- время одного полного цикла, определяемого как 2p радиан
(здесь период 2/3 секунды, 0.667сек)
- Помним: p = 180o, а 2p = 360o, или один полный цикл
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
13

14.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Волны \ Waves
+ zo
z
1
zo
p
t (sec)
2p
3p
Волновая Частота, w – число радиан за 1 секунду (здесь волна имеет
9.43 радиан за 1 секунду, или 3p… = 1.5 времени полного цикла)
НЕ путать с
линейной
частотой,
f=1/T !!!
Цуренко Ю.И.
w = 2p
T
w определяется в радиан/сек
Теория корабля/ Ship Seakeeping
14

15.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Волны \ Waves
А вот две формулы для определения частоты собственных
колебаний по вертикали грузика массой m, подвешенного на
пружине:
wn = 2p
T
wn = k
m
Где k = коэффициент жесткости пружины (сила / длина при сжатии растяжении)
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
15

16.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Волны \ Waves
+ Zo
z
Z
1
t (sec)
- Zo
T
Отклонение Z – измеряется в момент времени t
- Zo начальное отклонение
- Z циклически повторяются ( если колебания установившиеся)
Z = Zo Cos(wnt)
…так можно определить отклонение волнового профиля или
отклонение качающегося на пружине груза…
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
16

17.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Суперпозиция волн
Реальное волнение
Цуренко Ю.И.
«Расчетное» волнение
Теория корабля/ Ship Seakeeping
17

18.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Теорема суперпозиции
Реальная поверхность получается
в результате взаимодействия
различных волновых систем.
(Нерегулярное волнение)
Любую волновую систему можно
представить суперпозицией многих
синусоидальных колебаний
различной частоты, амплитуды и
направления.
Применяем спектральный
анализ ФУРЬЕ
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
18

19.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
19

20. Допустим, имеется запись высот n волн с помощью волнографов. Все значения высоты h можно сгруппировать, где i – номер участка.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Допустим, имеется запись высот n волн с помощью волнографов. Все
значения высоты h можно сгруппировать,
где i – номер участка.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
20

21.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
21

22.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
22

23.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
23

24.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
24

25. плотность энергии (энергия на единицу площади) волнения, состоящего из множества гармоник (для непрерывного спектра частот):

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
плотность энергии (энергия на единицу площади) волнения, состоящего из
множества гармоник (для непрерывного спектра частот):
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
25

26. На форму волнового спектра влияют многие факторы, в частности, сила и длительность ветра, длина разгона волн, глубины,

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
На форму волнового спектра влияют многие факторы, в
частности, сила и длительность ветра, длина разгона волн,
глубины, береговая линия, течения и др. Рисунок
иллюстрирует влияние развития волнения на форму спектра.
Для расчётов качки судов обычно применяются
типовые обобщённые спектры, в частности: спектр
II международного конгресса по прочности судов (II
МКПС);
спектр 12 международной конференции опытовых
бассейнов (12 МКОБ);
спектр Джонсвап (JONSWAP).
Указания по применению спектров приводятся в
нормативных и справочных изданиях .
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
26

27.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
На английском…
Wave Spectrum
Total Energy gmo
mo S ( w)dw : Area under the curve
0
Significan t wave height 4.0 m o
Frequency
Significant wave height :
- Average of the 1/3 highest waves
- It is typically estimated by observers of wave systems
for average wave height.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
27

28.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Баллы
Значительная
высота волны
(ft)
-Maritime Education & Training
Устойчивая
скорость ветра
(Kts)
Вероятность,
проценты
(Данные NATO)
Волновые периоды
(сек)
диапазон
Наиболее
вероятные
диапазон
средние
диапазон
средние
0-1
0-0.3
0.2
0-6
3
0
-
-
2
0.3-1.5
1.0
7-10
8.5
7.2
3.3-12.8
7.5
3
1.5-4
2.9
11-16
13.5
22.4
5.0-14.8
7.5
4
4-8
6.2
17-21
19
28.7
6.1-15.2
8.8
5
8-13
10.7
22-27
24.5
15.5
8.3-15.5
9.7
6
13-20
16.4
28-47
37.5
18.7
9.8-16.2
12.4
7
20-30
24.6
48-55
51.5
6.1
11.8-18.5
15.0
8
30-45
37.7
56-63
59.5
1.2
14.2-18.6
16.4
>8
>45
>45
>63
>63
<0.05
15.7-23.7
20.0
Частота волн :
Цуренко Ю.И.
2p
ww
T
Теория корабля/ Ship Seakeeping
28

29.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Линейная модель качки судна на нерегулярном волнении
• Случайный процесс линейного волнения представляется рядом
или интегралом Фурье .
• Любой выходной параметр (перемещение, ускорение,
изгибающий момент и др.) можно записать в том же виде, как и
волнение, разложением по гармоникам n.
• Нерегулярное волнение характеризуется энергетическим
спектром
Sw(ω).
• Параметр качки также удобно описывать спектром Sq(ω).
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
29

30.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Пример гармонических колебаний
+a
a
-a
В природе сила действия всегда уравновешивается силой противодействия.
- В случае линейных сил
-
линейные соотношения :
величины сил и моментов линейно пропорциональны
отклонений
- восстанавливающие силы и моменты :
величинам
восстанавливающие силы и моменты действуют противоположно отклонениям.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
30

31.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
k
z a
z 0
растяжение
сжатие
-Maritime Education & Training
z a
f kz
f kz
- Если пружину сжать или растянуть, появится сила, стремящаяся вернуть массу в
исходное положение восстанавливающая сила
- Величина восстанавливающей силы прямо пропорциональна величине
-отклонения линейная сила
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
31

32.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Математическое представление гармонических
колебаний
z 0
k
z zo
m
2 - й закон Ньютона
f = ma
- kz = ma
ma + kz = 0
2
m
Цуренко Ю.И.
d z
+ kz = 0
2
dt
f kz
Solution колебаний
Уравнение
z zo cos( n t )
Масса
m : Mass
ofблока
block
Постоянная
пружины
k : Spring
constant
Начальное
отклонение
zo : Initial
displaceme
nt
Собственная
частота
n : Natural
frequency
Теория корабля/ Ship Seakeeping
32

33.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Математическое представление гармонических
колебаний
Уравнение
z zo cos( nt )
График
zo
z
T
t
zo
Собственная частота
Цуренко Ю.И.
2p
n
, или
or n
T
k
m
1
Period, T
2p
Период
k
m
Теория корабля/ Ship Seakeeping
33

34.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Система пружина – масса - демпфер
k
пружина
масса
m
демпфер
c
C : коэффициент
демпфирования
-Уравнение движения (свободные колебания) и его решение
d 2z
dz
m 2 b kz 0, z e (b / 2m)t zo cos( nt )
dt
dt
Движение системы определяется величиной затухания.
слабое затухание, критическое, сверхкритическое
В технике такие системы продолжают колебания, медленно диссипируя
энергию в звук, тепло и трение
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
34

35.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Система пружина – масса - демпфер
z
Сверхдемпфирование
zo e ( b / 2 a ) t
Без демпфирования
zo
t
демпфирование
Критическое демпфирование
- демпфирование : несколько колебаний
- критическое : быстрое затухание, одно колебание
- сверхдемпфирование : нет колебаний
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
35

36.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Корабль как колебательная система
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
36

37.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Корабль как колебательная система
По английски…
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
37

38.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Гармонические колебания
Пружина – Масса - Демпфер
Ship motion (Pitch, Roll or Heave)
Roll Бортовая качка
Генерируемые
волны
Трение
Срыв вихрей
Причина движений: внешние силы или волны
Демпфирование : волнообразование, вихри и силы вязкости
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
38

39.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Внешние силы и резонанс
Если энергия не пополняется,
система приходит в состояние покоя
Внешние силы могут:
Гасить колебания
Усиливать колебания
Внешние силы,
действующие с частотой собственных колебаний
системы,
могут приводить к РЕЗОНАНСУ!
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
39

40.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Гармонические колебания
Внешние силы, колебания, резонанс
k
пружина
масса
m
Внешняя сила
F cos( t )
v : частота внешней силы.
- Уравнение колебаний и его решение
d 2z
m 2 kz F cos( t )
dt
F
1
z
cos( t )
2
k
1
n
Цуренко Ю.И.
F
z=
, тогда v < < v n
k
z = 0, тогда v > > v n
z= Ґ ,
тогда v = v
n
:
( резонанс )
Теория корабля/ Ship Seakeeping
40

41.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Simple Harmonic
Motion
Гармонические
колебания
Внешние силы, колебания, демпфирование и резонанс
k
F cos( t )
b
m
b : коэффициент
демпфирования
Уравнение движения
d 2z
dz
m 2 b kz F cos( t )
dt
dt
Амплитуда вынужденных колебаний
F
z
k
Цуренко Ю.И.
1
2 2
2
2
1
4 b 1
2m
n
n n
Теория корабля/ Ship Seakeeping
41

42.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Гармонические колебания
Внешние силы, колебания, демпфирование и резонанс
Слабое демпфирование:
РЕЗОНАНС!
n
Сильное
демпфирование
Легкое
Частота
Цуренко Ю.И.
демпфирование
Теория корабля/ Ship Seakeeping
42

43.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Корабль как колебательная система
Моделирование качки
• Пружина – масса - демпфирование
F cos( t )
k
b
m
моделирование
• Вертикальная качка
F cos(v
m
Демпфирование
w
t):
внешняя сила
(от волнения)
Дополнительная плавучесть
kz gAw z
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
43

44.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Качка корабля
Вынужденные колебания
- Движения, создаваемые в системе определяются
амплитудой внешней силы (F) и ее частотой (w).
z
F
k
1
2 2
2
2
1
4 b 1
2m
n
n n
- Колебания судна на волнении описываются как и в
системе Пружина – масса - демпфер.
- Частота внешних сил зависит от частоты волнения, скорости хода и направ
ления движения судна.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
44

45.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Качка корабля
Вынужденные колебания
Расчетные режимы движения
Направление
бега волн
V
90
V
180
e w
Цуренко Ю.И.
45
V
0
w V cos
2
g
v
e
v
w
= Частота колебаний
V =
m=
=
частота волнения
скорость судна (м/сек)
курсовой угол
относительно бега волн
Теория корабля/ Ship Seakeeping
45

46.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Движения корабля как твердого тела
6 степеней свободы
pitch
heave
surge
roll
sway
yaw
• Линейные перемещения : surge, sway, heave
• Вращательные движения : roll, pitch, yaw
• Возможны собственные колебания : Heave, Pitch and Roll
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
46

47.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Вертикальная качка
Восстанавливающие силы при вертикальных перемещениях
FB >
= FB
> FB
Корабль в покое
результирующая
сила
DWL
•G
•B
•G
z
•G
•B
z
DWL
•B
Результир.
сила
C
L
Цуренко Ю.И.
CL
CL
Теория корабля/ Ship Seakeeping
47

48.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Вертикальная качка
Восстанавливающие силы при вертикальных перемещениях
• Восстанавливающие силы пропорциональны изменению осадки.
• Амплитуду восстанавливающей силы можно определить с
помощью графика или таблицы Числа тонн на сантиметр осадки
(ТСО) судна.
HYDROSTATIC PARTICULARS (EVEN KEEL) OF MV “ONESUCH” - In sea water RD 1.025
k z = TСО ґ z (см )
k = TСО
• Восстанавливающая сила
T
L
3.0
Full
displacement
in FW (t)
3751
Full
displacement
in SW (t)
3845
Tonnes per
cm
immersion
14.96
MCTC
Tonnemetre
81.96
LCB abaft
amidships
(metres)
0.09
LCF abaft
amidships
(metres)
0.27
VCB above
base
(metres)
1.60
KM above
base
(metres)
9.51
KM above
base
(metres)
262.8
3.2
4046
4147
15.12
83.76
0.11
0.30
1.71
9.18
249.6
3.4
4342
4451
15.26
85.30
0.12
0.34
1.82
8.91
237.7
3.6
4641
4757
15.40
86.88
0.13
0.37
1.93
8.67
227.1
3.8
4942
5066
15.52
88.34
0.15
0.41
2.03
8.46
217.4
4.0
5246
5377
15.65
89.98
0.17
0.44
2.14
8.27
208.2
4.2
5551
5690
15.76
91.50
0.18
0.49
2.24
8.10
200.5
4.4
5858
6005
15.87
92.92
0.20
0.53
2.35
7.96
193.0
4.6
6169
6323
15.97
94.60
0.22
0.59
2.45
7.83
186.7
4.8
6481
6643
16.08
96.36
0.24
0.65
2.56
7.72
180.8
5.0
6795
6965
16.17
98.26
0.27
0.73
2.67
7.63
175.3
5.2
7111
7289
16.26
100.20
0.29
0.81
2.78
7.56
170.9
5.4
7430
7616
16.35
102.20
0.32
0.92
2.89
7.49
166.8
5.6
7751
7945
16.45
104.22
0.34
1.03
2.99
7.44
163.0
5.8
8074
8276
16.56
106.36
0.37
1.16
3.10
7.41
159.9
6.0
8399
8609
16.68
108.70
0.40
1.32
3.20
7.38
156.8
6.2
8726
8944
16.80
111.00
0.44
1.48
3.31
7.36
154.2
6.4
9055
9281
16.94
113.40
0.48
1.66
3.42
7.36
152.0
6.6
9386
9621
17.07
115.80
0.51
1.83
3.52
7.36
149.9
6.8
9720
9963
17.21
118.16
0.55
2.02
3.63
7.38
148.1
7.0
10056
10307
17.35
120.78
0.60
2.21
3.74
7.40
146.3
7.2
10393
10653
17.50
123.20
0.65
2.39
3.85
7.42
144.6
7.4
10734
11002
17.62
125.68
0.70
2.56
3.96
7.45
142.9
7.6
11076
11353
17.74
128.12
0.75
2.73
4.07
7.48
141.3
7.8
11420
11706
17.85
130.58
0.81
2.88
4.17
7.52
140.0
8.0
11768
12062
17.98
133.14
0.87
3.03
4.28
7.56
138.2
Full Draft
(metres)
TСО µ Awl
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
48

49.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Ship Response
Вертикальная
качка
• Heave Natural frequency
•Частота собственных вертикальных колебаний
k
n
m
D
m=
g
v
heave
Цуренко Ю.И.
колебаний системы масса – пружина
Здесь водоизмещение и массу нужно увеличить на
величину «ПРИСОЕДИНЕННОЙ
МАССЫ» !!!
D
TСО
µ
D /g
=
Theave =
: Частота собственных вертикальных
2p
v
heave
µ
TСО
µ
D
D
Awl
Awl
D
v
heave
µ
TСО
D
Теория корабля/ Ship Seakeeping
49

50. Простые приближенные формулы для периодов вертикальной и килевой качки

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Простые приближенные формулы
для периодов вертикальной и килевой
качки
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
50

51.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Бортовая качка
d 2z
m 2 kz 0
dt
Образование восстанавливающего момента
Creation of Internal Righting Moment
I xx
•G
¸ •B
FB
Цуренко Ю.И.
S
d 2
k 0
2
dt
S
G• Z
B
¸
FB
Теория корабля/ Ship Seakeeping
51

52. Простая приближенная формула для периода бортовой качки

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Простая приближенная формула
для периода бортовой качки
Бортовая качка затухает медленнее,
чем вертикальная и килевая!!!
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
52

53.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Бортовая качка
Низко расположенный ЦТ
Высоко расположенный ЦТ
Угол крена
Низко расположенный ЦТ хорошая остойчивость
Малый период качки ; плохая обитаемость
Высоко расположенный ЦТ худшая остойчивость
Большой период качки ;
хорошая обитаемость
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
53

54.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
54

55.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Остойчивость судна в условиях совместного действия волнения и ветра
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
55

56.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
56

57. Контейнеровоз (Lpp=300m)

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Контейнеровоз (Lpp=300m)
Sagging\ на подошве волны
Hogging\ на вершине волны
1.2
Hogging
Still
Sagging
GM
Wind
Righting lever GZ (m))
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
-0.4
Angle inclination (deg)
(10 баллов по Бофорту) : Hволн1/3=9.0(м), T=11.6(сек), Ua=26.5(м/сек), GM=h=1.0(м)
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
57

58.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
58

59.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
59

60.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
60

61.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Килевая качка
Коэф. жесткости (k ) = MT 1''
G
B
FB
Масса (m ) є I yy
GM L
wpitch
I yy
T pitch µ
S
I yy
''
MT 1
(I yy
G
S
B
FB
<восстанавливающий момент>
3
BL
< < MT 1'' для судна) Баржа : I yy =
12
Pitch moment ; Tpitch ; pitch accel.
(У длинных узких кораблей мал Iyy)
Килевая качка быстро затухает из-за
образования больших волн.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
61

62.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Резонанс при гармонических колебаниях
Вертикальная
heave
e
бортовая
килевая
pitch
roll
e
e
• Резонанс : Частота возбуждения Частота собственных колебаний.
• Килевая и вертикальная качка быстро затухают.
• Амплитуда бортовой качки сильно зависит от частоты.
Бортовая качка слабо демпфирована.
• Резонанс чаще наблюдается при бортовой качке.
• Желательно устанавливать устройства демпфирования бортовой качки!!!.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
62

63.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Пароход Бессемера
-Maritime Education & Training
Пассажирский салон (21х9
метров) парохода был
подвешен на продольной
оси. Матрос, поглядывая на
спиртовой уровень, с
помощью гидравлических
машин должен был
выравнивать салон и
компенсировать таким
образом наклон судна.
Помимо этого, салон
соединялся с корпусом
через резиновые
амортизаторы для
уменьшения вибраций и
ударов.
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
63

64.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
64

65.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Скуловые кили
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
65

66.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
66

67.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
67

68.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Активный
руль
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
68

69.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Fin Stabilizer
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
69

70.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
70

71.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
71

72. Качка на встречном волнении

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Качка на встречном волнении
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
72

73.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
73

74.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
74

75.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
75

76. Судно на подошве волны

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Судно на подошве волны
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
76

77. Судно на вершине волны

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Судно на вершине волны
Hogging condition (Crest condition)
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
77

78. Диаграммы статической остойчивости на волнении

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Диаграммы статической остойчивости на
волнении
1.4
Hogging condition
Righting lever (m)
1.2
1.0
Изменение плеча
Still Water
статической остойчивости
Sagging condition
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Angle inclination (deg)
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
78

79.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Потеря скорости на волнении
25%
20%
SES
SWATH
monohull
15%
10%
5%
0%
1
2
3
Hволны [m]
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
79

80. Slamming | Слеминг

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Slamming | Слеминг
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
80

81. Слеминг и волновая вибрация

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Слеминг и волновая вибрация
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
81

82.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Слеминг на судах и оффшорных сооружениях
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
82

83.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
83

84. Поведение на попутном волнении

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Поведение на попутном волнении
Цуренко Ю.И.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
84

85.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
85

86. Попутная волна может быть опасна не только из-за непосредственного снижения остойчивости на гребне волны, но и вследствие

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
-Maritime Education & Training
Попутная волна может быть опасна не только из-за непосредственного снижения
остойчивости на гребне волны, но и вследствие ухудшения управляемости. С
недостаточной плавучестью носа большой навал волны на транец может поднять
корму, при этом нос зарывается в воду. Происходит захват судна волной, потеря
управляемости и самопроизвольный разворот судна лагом к волне. Такое явление
называется
Цуренко Ю.И.
брочинг.
Теория корабля/ Ship Seakeeping
86

87.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
87

88.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
88

89.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
89

90.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
Теория корабля/ Ship Seakeeping
90

91.

Кафедра «Кораблестроение и сварка»
The
Цуренко Ю.И.
-Maritime Education & Training
ЕСТЬ
ВОПРОСЫ
?
Теория корабля/ Ship Seakeeping
91