Определение сил волнового дрейфа

• Автор: Трунин, Василий Константинович
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 169 c. : ил

Условные обозначения

1. Гидродинамическая задача о силах, вызывающих волновой дрейф судов

1.1. Обзор и анализ исследований, посвященных проблеме волнового дрейфа

1.2. Анализ некоторых новых подходов к решению дифракционной проблемы

1.3. Общие выражения для сил и момента волнового дрейфа

1.4. Сила и момент волнового дрейфа, действующие

на удлиненное судно

1.5. Общие выражения для возмущающих сил и момента, действующих на судно в горизонтальной
плоскости

2. Определение потенциала скоростей возмущенного волнового движения

2.1. Вариационные принципы в теории волн и задаче

о дифракции волн неподвижным препятствием
2.2. О вариационной формулировке одной краевой задачи и ее приложении к дифракционной проблеме
2.3. Постановка и решение пространственной задачи
о дифракции волн неподвижным препятствием.
2.4. Дифракция волн удлиненным судном
3. Расчет возмущающих сил и сил волнового дрейфа . . . . 8?
3.1. Методика расчета

3.2. Списание программы
3.3. Результаты расчетов и их анализ
3.4. Силы волнового дрейфа на нерегулярном волнении
4. Экспериментальное исследование волнового дрейфа
4.1. Краткий обзор существующих методов
4.2. Методика экспериментальной оценки силы и момента волнового дрейфа
Заключение
Литература
Приложение. Распечатка программы и пример расчета

Знание возмущающих сил и моментов, действующих на судно, необходимо да различных стадиях его проектирования и эксплуатации. При оценке мореходных качеств и безопасности мореплавания оно позволяет без проведения дорогостоящих испытании получить расчетным путем данные о кинематике судна в заданных условиях волнения и ветра. При наличии достоверных прогнозов состояния моря и атмосферы, это дает возможность давать рекомендации капитанам судов по выбору оптимальных с точки зрения безопасности, экономичности и комфортабельности курсов, скоростей хода и маршрутов.
Освоение Мирового океана привело в последние годен к созданию ряда судов новых типое, таких как плавучие буровые суда, полу-погруяепные и самоподъемные платформы. Задача обеспечения безопасности плавания и нормальных условий работы технических средств освоения океана тесно связана с проблемой их позиционирования, то есть сохранения определенного положения в пространстве под воздействием внешних возмущений. Аналогичные вопросы возникают также при эксплуатации паучно-иоследовательскых и аварийно-спасательных судов.
В настоящее время наиболее эффективным сродством определения возмущающих сил и моментов является гидродинамическая теория качки / 50/. Она базируется на предположении о том, что окружающая судно жидкость рассматриваемся как невязкая и несжимаемая, а ее движение считается безвихревым. При этом доследуются силы по— тенцналыюй природы, а вязкостными, составляю!дпш пренебрегают. Такой подход вполне оправдан, так как возмущающе силы и моменты имеют в основном волновую природу.
Анализ расчетных и экспериментальных материалов показывает,

Fx< = _p Re ji-é [ o (f + £2f(2;)cos (>,x) ds

=fRe j^Léeuàt^e(e/+6VJ)cos(^y)ds| ' (I*6?) M^-pRe liée. J °J[xcos(>,y)-^cos(v),x) dsl
l sb J
и представляют собой сумму крыловской и дифракционной частей возмущающих сил и момента. Наконец, третьи слагаемые R
a)Z

'Ü®
, определяемые выражениями Fxa = -jrf£eRe{e“5t[J(.(vfl"/cosft3;)dS+^^rt!j
=-ff£2RejeaWl[| Лх]
L JSe Мга= T?'£2rê( L ^У(хcos (9’У)“ ] cos&*)) d s '

(1.68)
Они,
представляют собой гармошки с круговой частотой 2<э как и характеристики волнового дрейфа, с' точностью до <52 определяются в рамках линейной теории.
Таким образом, возмущающие силы и момент, действующие на некачающееся судно в горизонтальной плоскости, имеют весьма сложную структуру. Как уже отмечалось, отсутствие востанавливающих сил и момента может привести к существенным перемещениям судна в пространстве даже под действием весьма малых по величине сил.
Из полученных выражений следует, что уже в рамках линейной теории волн, за счет учета изменения возвышения свободной поверхности на корпусе судна и квадрата скорости в интеграле Лагранжа, можно получить дополнительные составляющие, не учитываемые линейной гидродинамический теорией качки. С другой стороны, анализ полученных результатов показывает, что наличие столь сложной струк-