Расчетное исследование управляемости и элементов мореходности судов в условиях воздействия течения, ветра и волнения

• Автор: Нэй Зо Аунг
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 220 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. МЕТОДИКА РАСЧЕТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕСТИРУЕМЫХ СУДОВ
1.1. Концептуальные особенности математической модели и их реализация на уровне геометрии объектов
1.2. Особенности расчета основных гидродинамических реакций инерционной и вязкостной природы
1.3. Особенности расчета гидродинамических реакций, обусловленных волновыми процессами
1.4. Основные характеристики судов, выбранных для имитационного
моделирования
Глава 2. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕЧЕНИЯ НА МАНЕВРЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУДОВ
2.1. Течения и особенности моделирования их воздействия на суда.
2.2. Расчетные оценки воздействия течения на параметры
циркуляции судна
Глава 3. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЕТРА НА ПОКАЗАТЕЛИ УПРАВЛЯЕМОСТИ СУДОВ
3.1. Задачи исследования управляемости, обусловленные воздействием ветра
3.2. Особенности воздействия ветра на суда с различными динамическими качествами и архитектурой корпуса
3.3. Исследование влияния ветра на маневренные
характеристики судов
Глава 4. РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
ВОЛНЕНИЯ НА МАНЕВРИРУЮЩЕЕ СУДНО
4.1. Комплексные задачи управляемости и мореходности судна

4.2. Оценка влияния нестационарное движения судна на его
бортовую качку
4.3. Влияние нестационарности движения судна на его килевую и
вертикальную качку
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОРЫВОВ И ШКВАЛОВ УРАГАННОГО ВЕТРА НА СУДНО,
ПЛАВАЮЩЕЕ В ШТОРМОВЫХ УСЛОВИЯХ
5.1. Актуальность и состояние проблемы анализа динамики судна
в условиях волнения под воздействием ветра
5.2. Исследование характера динамического наклонения судна
ветровой нагрузкой в условиях волнения
5.3. Расчетная оценка воздействия ураганного ветра на суда,
плавающие в штормовых условиях
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Роль расчетных методов исследования мореходных качеств судов, которые всегда были одним из важнейших инструментов теории корабля, в современных условиях становится еще более весомой. Это обусловлено постоянной потребностью повышения точности прогнозирования и качества нормирования мореходных качеств в интересах обеспечения надлежащих эксплуатационных характеристик и безопасности мореплавания. Как отмечается, например, в [17], причиной ряда аварий является несовершенство отдельных требований по выбору проектных решений, обеспечивающих необходимый уровень мореходных качеств. Авторы указывают, что разработка и уточнение необходимых требований должно базироваться на основе динамики нелинейных механических систем, что однозначно указывает на необходимость совершенствования существующих и создание новых расчетных подходов в инструментарии теории корабля. В этой связи воздействие на судно основных видов гидрометеорологических возмущений - течений, ветра и волнения - также нуждаются в уточнении на основе новых расчетных подходов, учитывающих реальные условия плавания. Эти обстоятельства и определяют актуальность выбранной темы исследования.
Указанные задачи наилучшим образом могут быть решены с использованием метода имитационного математического моделирования, под которым обычно понимают численное интегрирование дифференциальных уравнений движения динамической системы во временной области (в отличие, например, от качки корабля, где уравнения движения интегрируются в частотной области). При таком подходе легко могут быть учтены любые формы нелинейности объекта, воздействия произвольных внешних возмущений, а также различные режимы работы средств активного управления движением. В соответствии с существующей практикой теории корабля [42], исходные данные для математической модели, включая гидродинамические и аэродинами-

слоя на острой входящей кромке крыла предельно малого размаха. Наличие указанного отрыва существенно сказывается на распределении нагрузки по хорде крыла, вызывая сильное возрастание опрокидывающего момента или момента зарыскивания. В настоящее время в программе используются возможности косвенного учета указанных факторов.
В порядке иллюстрации достижимого качества расчетных алгоритмов, на рис. 1.18 — 1.21 представлены результаты расчетов плоских круговых гидро и аэродинамических характеристик в сравнении с имеющимися экспериментальными данными.
Сх(а), Су(а), mz(a)
Рис. 1.19. Сравнение расчетных и экспериментальных круговых значений безразмерных коэффициентов позиционных гидродинамических характеристик в связанной системе координат тела вращения [55] с относительным удлинением равным 5-ти (кривые —расчет; точки — эксперимент).
В качестве характерного линейного размера на графиках рис. 1.18 — 1.21 при обезразмеривании используется кубический корень из величины погруженного или надводного объема корпуса судна. Следует подчеркнуть, что в целях сравнения расчеты выполнялись при числах Рейнольдса, соответствующим значениям, имевшим место при лабораторных испытаниях моделей