Математическое моделирование и программный комплекс исследования динамики судна в режиме брочинг

• Автор: Анищенко, Ольга Петровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Динамика судна в режиме брочинг одна из сложных ситуаций при движении на попутном волнении

1.1. Экстремальные ситуации при движении судна

на попутном волнении

1.2. Особенности динамики и физические картины опрокидывания судна в режиме брочинга

1.3. Аналитический обзор состояния вопроса

1.4. Постановка задачи исследования.

1.5. Общая характеристика диссертационной работы

Глава 2. Теоретические основы динамики судна

в режиме брочинг.

2.1. Математическая модель. Общая характеристика
2.2. Компоненты математической модели.
Общая характеристика
2.2.1. Математическая модель, описывающая продольногоризонтальные колебания и условия захвата.
2.2.2. Математическая модель, описывающая движение судна
в горизонтальной плоскости. Неуправляемый разворот
2.2.3. Математическая модель, описывающая динамическое наклонение судна в условиях неуправляемого разворота
2.3. Оценка адекватности математической модели
Глава 3. Математическое моделирование динамики брочинга
3.1. Концепция и подход.
3.2. Эволюция судна в режиме брочинг
3.3. Особенности крена и опрокидывания судна в режиме брочинг на нерегулярном двумерном волнении
3.4. Диаграмма брочинга.
Глава 4. Критериальный базис безопасности
судна в режиме брочинг
4.1. Состояние вопроса.
4.2. Система критериев.
4.3. Практическая реализация
4.4. Использование в бортовых системах
поддержки принятия решений.
Заключение.
Литература


Из формулы Мир^Ш^Я]^-^) (здесь Мкр - кренящий момент на циркуляции, В - водоизмещение судна, V - скорость хода судна, g -ускорение свободного падения, Я ~ радиус циркуляции, - аппликата центра тяжести судна, Ъ - аппликата точки приложения гидродинамической силы) видно, что кренящий момент пропорционален квадрату скорости хода и обратно пропорционален радиусу циркуляции. При наклонении на попутной волне эта закономерность сохраняется. Кренящий момент, вызванный разворотом, наклоняет судно наружу циркуляции, т. Второй причиной наклонения судна является кренящий момент, создаваемый непосредственно волной. Когда судно расположено на переднем склоне волны под углом к ней, уровень на обращенном в сторону бега волн борту ниже, чем на противоположном борту. Это приводит к появлению кренящего момента, который складывается с моментом от циркуляции. Наклонению судна способствует ветер, обычно дующий в одном направлении с волной. Тогда складываются кренящие моменты от циркуляции, волнения и ветра. Особенно большой крен получается, если при следовании на попутной волне, увлекающей за собой судно, перекладывается руль. В этом случае поворот судна происходит более резко, чем при непроизвольном зарыски-вании, и это приводит к большим наклонениям (рис. Отрицательное воздействие попутного волнения на остойчивость проявляется преимущественно на волнах, длина которых составляет 1-2 длины судна. Поэтому попутная волна опасна в первую очередь для малых судов, скорость которых близка к скорости волн таких размеров. Если судно на тихой воде имеет ход - узлов, то, увлекаемое попутной волной, оно движется быстрей и может догнать волну. Поэтому как снижение остойчивости, так и наклонение вследствие потери управляемости на попутной волне угрожают в основном небольшим судам. О том же говорит аварийная статистика [Ананьев Д. М., ], [Нечаев Ю. И., ], [Нечаев Ю. И., ]. Захват судна попутной волной. Судно начинает двигаться со скоростью, примерно равной скорости волны. Судно теряет устойчивость на курсе и непроизвольно разворачивается. Скорость судна уменьшается, и оно перемещается на вершину волны. Волны обгоняют судно Судно после резкого разворота переходит в положение лагом к волнению. При волнах дос таточно большой крутизны судно может опрокинуться. Рис. Эволюции судна в условиях «брочинга». За последние лет, как в России, так и за рубежом было проведено множество исследований, посвященных брочингу. Одной из первых работ этого направления стала работа Davidson (США) [Davidson K. S.M. В в Германии Grim [Grim О. Захват является специфическим типом поведения, в котором судно внезапно «захватывается» волной и перемещается затем вместе с ней, практически не меняя своего положения относительно волны. Это подтверждалось и многими другими работами, посвященными брочингу. Исследования проводились в Германии, России, Японии, Австралии и др. Теоретические исследования брочинга были выполнены в Великобритании -Rydill [Rydill L. J., ], Du Сапе и Goodrich [Du Cane P. Goodrich G. J., ] исследовали данные о брочинге, полученные от судоводителей, Renilson и Driscoll [Renilson M. R., Driscoll А. В Голландии - Wahab и Svvaan [Wahab R. Swaan W. A., ] первыми исследовали остойчивость при рыскании и дрейфе. Подход, разработанный Wahab и Swaan, использовался в работах Eda (США) [Eda Н. Базируясь на более ранних исследованиях, Motora и др. Япония) [Motora S. Fujino М. Fuwa Т. Брочинг изучался также экспериментально: испытания с самоходными радиоуправляемыми моделями проводились в бассейнах Великобритании, Японии и США. Широкую известность получили эксперименты Nicholson [Nicholson К. Fuwa [Fuwa Т. Sugai К. Yoshino Т. Yamamoto Т. Marshfield [Marshfield W. B., ], Umeda [Umeda N. Yamakoshi Y. S., ], De Kat и Thomas [De Kat J. O., Thomas W. L., ]. Достаточно полное исследование брочинга было проведено в Институте Исследования Судов в Токио в начале восьмидесятых годов прошлого столетия [Motora S. Fujino М. Koyonagi М. Ishida S. Shimada К. Maki Т. В этих работах объединены результаты испытаний радиоуправляемых моделей рыболовных судов, независимые измерения гидродинамических сил, сравнения с данными, полученными из наблюдений за реальными полноразмерными судами и теоретическим анализом.