ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.08.2019
Просмотров: 12986
Скачиваний: 276
205
1. Отношение
T
n
очень мало
0
T
. Это соответствует судну с
очень большой остойчивостью (????
????
очень мало) либо волнам очень большой
длины (???? очень велико). При этом амплитуда качки близка к наибольшему углу
склона волны. Судно будет следовать за изменением волнового склона,
подобно плавающей доске или плоту (рис. 10.3. а).
Рис. 10.3 Характерные случаи бортовой качки судна на волнении
2. Отношение
1
T
, или ????
????
= ????, т. е. период волны равен собственному
периоду качки судна. Такая волна называется синхронной, а сам случаи носит
название резонанса.
Роль силы сопротивления проявляется в этом случае в наибольшей
степени, и оно, в основном, ограничивает значение амплитуды. Кроме того, как
уже отмечалось, при больших амплитудах уравнение качки становится
нелинейным, что тоже приведет к ограничению амплитуды. Несмотря на это,
случай резонанса является опасным режимом качки.
Ввиду того, что короткие волны, имеющие малый период, обладают
большей крутизной склона, резонансная качка судов с малым собственным
периодом менее благоприятна, чем у судов с большим периодом.
Это означает, что на вершине и подошве волны судно будет достигать
наибольших углов наклонения, а на склонах волны занимать вертикальное
положение (рис. 10.3. б).
206
3.
Отношение
T
n
очень велико
T
. Это случай
малоостойчивого судна либо очень малых длин волн. Амплитуда качки при
этом также будет малой, т. е. неостойчивое судно волнами раскачиваться не
будет (рис. 10.3. в). Таким образом, отсутствие реакции судна на волнение
служит указанием на его малую остойчивость.
10.4 Качка судна, обладающего ходом на волнении
Ход судна произвольным курсом к волне может в значительной мере
влиять на условия качки.
Пусть судно движется со скоростью ???? под курсовым углом ???? к
набегающему волнению (рис. 10.4).
Тогда относительная скорость судна и волны будет
????
отн
= ????
ф
+ ???? ∙ ????????????????, м/с, (10.29)
где ????
ф
– фазовая скорость волн, м/с;
????
– курсовой угол волнения, т. е. угол между скоростью судна и
направлением, откуда набегает волнение.
В этом случае период встречи судна с волной (кажущийся период) будет
ф
cos
к
λ
τ =
+υ
q
, с.
(10.30)
Из формулы (10.30) видно, что при острых курсовых углах ход судна
уменьшает кажущийся период волн по сравнению с истинным периодом, а при
тупых – увеличивает. Причем эти изменения лежат в пределах
ф
ф
к
λ
λ
τ
+υ
υ
, соответствующих ходу судна прямо против волн (???? = 0°) и
по направлению бега волн (???? = 180°).
Если ???? > ????
ф
, то
при курсовом угле, определяемом равенством
ф
cosq =
υ
,
кажущийся период обращается в бесконечность. Судно в этом случае движется
вместе с волной и его положение относительно волны не меняется. При
больших курсовых углах кажущийся период будет отрицательным, т. е. судно,
следуя в направлении бега волн, обгоняет их.
Изменяя скорость судна и курсовой угол, можно влиять на его качку,
например, удалиться из области резонанса и снизить амплитуду качки.
207
Рис 10.4 Ход судна косым курсом к волне
Для определения сочетаний скорости хода и курсового угла,
неблагоприятных в отношении качки, различными авторами были предложены
диаграммы, позволяющие устанавливать такие зоны при плавании на волнении.
208
Наибольшее распространение получила диаграмма, представленная на (рис.
10.5), которая была предложена Ю. В. Ремезом.
Рис. 10.5 Диаграмма Ю.В.Ремеза для определения зон резонанса
По горизонтали от центра полукруга отложены значения ???? ∙ ????????????????. По
вертикали нанесены длины волн. В этих координатах построены параболы,
соответствующие постоянным значениям кажущегося периода волны ????
????
.
Нижняя часть диаграммы содержит концентрические полуокружности и
радиальные прямые, соответствующие постоянным скоростям хода и курсовым
углам волнения. Для определения условий попадания в резонанс судна с
периодом качки ???? при плавании на волне длиной ????, на оси ординат по шкале
находят длину волны ???? и проводят горизонталь до пересечения с кривой,
соответствующей периоду ????. Из точки пересечения опускают вертикаль до
полуокружности, отвечающей скорости хода судна. Угол между осью абсцисс и
209
радиальной прямой, проходящей через найденную точку, на полуокружности
определит курсовой угол, соответствующий попаданию в резонанс.
Большие амплитуды качки наблюдаются не только при равенстве
кажущегося периода волны и собственного периода качки, но и при близких
значениях этих величин. Неблагоприятным считается диапазон кажущихся
периодов, определяемый неравенством
1,3
0,7
k
T
T
. Для нахождения границ
этой зоны горизонталь, соответствующую расчетной длине волны, продолжают
до пересечения с линиями кажущихся периодов, отвечающих граничным
значениям этого интервала, и из точек пересечения проводят вертикали до
границ нижней части диаграммы.
Область на полукруговой части диаграммы, ограниченная проведенными
вертикалями, и представляет зону сочетаний скоростей судна и курсовых
углов, неблагоприятных в отношении рассматриваемого вида качки.
Такие области строят для бортовой и килевой качки, исключая из
резонансной зоны для бортовой качки курсовые углы 0° ≤ ???? ≤ 12° и
168° ≤ ???? ≤ 180° как правого, так и левого борта и для килевой качки
курсовые углы 78° ≤ ???? ≤ 102°, при которых даже в условиях резонанса
амплитуды соответствующих видов качки будут незначительными.
Для удобства над диаграммой помещены шкалы значений
,
0,7
c
c
T
T
и
1,3
c
T
, по
которым прочитываются граничные значения кажущегося периода по заданной
величине собственного периода ????.
Кроме изменения периода возмущающей силы, расположение судна под
углом к волнению приводит к уменьшению эффективного угла склона волны в
продольной и поперечной плоскостях судна, а также переменности этого угла и
даже его знака по длине судна (см. рис. 9.4 сечения 1, 2, 3). Вследствие этого
наибольшие амплитуды качки будут иметь место не обязательно в условиях
резонанса.
10.5 Примеры решения задач
Задача №1. Рассчитать осадку ???? и размерный коэффициент ???? для судна,
если известно: длина ???? = 139,5 м, период вертикальной качки ????
= 7,2 с,
соотношение главных размерений
L
B
= 8,76, период бортовой качки
????
????
= 14,4 с,
и метацентрическая высота ℎ = 1,05 м.
Решение: По формуле (10.17) находим осадку судна
????
= 2,5 ∙ √????; ???? = (
????
2,5
)
2
= (
7,2
2,5
)
2
= 8,29 м
Из соотношения главных размерений находим ширину