Разработка метода расчета качки судов на мелководье на основе трехмерной потенциальной теории

• Автор: Тан Хтун Аунг
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА КАЧКИ НА МЕЛКОВОДЬЕ
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОДИ1 [АМИЧЕСКИХ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА СУДНО ПРИ КАЧКЕ НА МЕЛКОВОДЬЕ
2.1. Постановка трехмерной задачи судна на мслковоье
2.2. Описание трехмерного метода решения
2.3. Постановка двумерной задачи качки судна на мелководье
2.4 Описание метода решения двумерной задачи
2.5 Системы диффренциальных уравнений качки судна
2.6. Расчет поперечной и продольной качки на мелководье на нерегу-лярном волнении.
ГЛАВАЗ. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ
3.1 Аппробация расчетного метода. Сравнение результатов, получае-мых по двумерной и трехмерной теориям
3.2 Исследование влияния мелководья на коэффициенты присоеди-ненных масс и демпфирования, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики 1 IО
3.3 Анализ результатов расчетов ускорений при качке судна на мелководье
3.4 Анализ результатов расчетов амплитуд качки и ускорений на нерегу-лярном волнении
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Современное развитие водного транспорта характеризуется увеличением размеров, скоростей хода и энерговооруженности судов. С другой стороны, значительно возросла протяженность мелководных путей, находящихся в эксплуатации.
Рост перевозок в прибрежных районах морей и в мелководных водоемах требует приспособления существующих судов к эксплуатации на новых водных путях или строительства судов смешанного ( “река-море” ) плавания. Плавание в условиях фарватера ограниченной глубины ведет к существенному изменению гидродинамических качеств судов, что обусловлено прежде всего влиянием дна водоема. Проявляется оно в изменении распределения гидродинамических давлений по смоченной поверхности судна, вследствие чего изменяются и суммарные гидродинамические силы, действующие на судно со стороны окружающей его жидкости.
Решающее значение для обеспечения безопасности судов, плавающих на внутренних водохранилищах и в прибрежных районах моря, а таюке крупнотоннажных морских судов в условиях “значительного мелководья “, имеет характер и амплитуды различных видов качки. В отечественной и зарубежной литературе представлено значительное количество теоретических и экспериментальных методов, позволяющих достаточно достоверно оценить характеристики мореходности судов при плавании в условиях безграничного моря. Между тем, выполнить такую оценку при движении судна на мелководье значительно сложнее из-за ограниченности систематизированных результатов исследования судов в этих навигационных условиях. К настоящему времени созданы и получили признание различные методы решения линейных задач

гидродинамической теории качки. Эти методы , как правило, основаны на гипотезе плоского обтекания , что позволило привести исходную трехмерную краевую задачу о потенциале скоростей при качке судна к совокупности линейных краевых задач в шпангоутных плоскостях. Однако, принципиальным недостатком данного подхода, не устраненном даже в его последних модификациях, является пренебрежение пространственным характером обтекания корпуса судна. Это пренебрежение представляется физически необоснованным даже при высокочастотных колебаниях в отсутствие хода в задачах о качке на мелководье, и тем более, в задачах, где рассматривается движущееся судно. Поэтому решение задачи о качке судна в условиях ограниченной глубины в трехмерной постановке является актуальной и обладает научной новизной.
В связи с вышеизложенным, целью настоящей диссертационной работы является разработка метода и соответствующей программы расчета качки судна на мелководье на основании трехмерной потенциальной теории. Для достижения этой цели в работе поставлены следующие задачи :
> Анализ существующих методов расчета гидродинамических сил , возникающих при качке судна на мелководье ;
> Разработка трехмерного численного метода и соответствующей программы расчета качки.
> Проведение сравнительных и систематических расчетов гидродинамических коэффициентов, возмущающих сил, амплитуд качки и ускорений судна;
> Исследование влияния относительной глубины фарватера на перечисленные величины.

применение численных методов , реализуемых во временной области, для расчетов амплитуд качки не дает никаких преимуществ по сравнению с методами в частотной области.
Таким образом, на основании проведенного анализа работ, посвященных исследованию качки судна на мелководье, можно сделать следующие выводы :
1) Решение двумерной линейной задачи проводилось отечественными и зарубежными исследователями на основании двух методов: комбинированного метода Урселла-Терна и метода интегральных уравнений. Получаемые результаты хорошо согласуются с экспериментальными данными и в настоящее время данную задачу можно считать законченной;
2) Решение трехмерной задачи, для некоторых частных случаев было реализовано в зарубежных работах и практически полностью отсутствует в отечественной практике. Между тем, результаты, получаемые по трехмерной теории в ряде практических случаев обладают большей точностью, чем по двумерной теории. Речь идет, прежде всего, о качке судна при движении на косых курсовых углах с кормовой четверти.
3) Методы, реализующие решение во временной области с последующим преобразованием результатов в частотную, требуют значительной мощности компьютеров и больших затрат машинного времени, что в настоящее время в отечественных практических расчетах качки является трудноосуществимым. Кроме того, точность результатов, получаемых при использовании данных методов не превышает соответствующей при использовании классических методов, реализующих решение в частотной области.
На основании вышеизложенного, основной целью настоящей диссертационной работы является разработка общих методов,