ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЗОН БОРТОВОЙ, КИЛЕВОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАЧКИ С ПОМОЩЬЮ УНИВЕРСАЛЬНОЙ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ ЗОН БОРТОВОЙ, КИЛЕВОЙ И ВЕРТИКАЛЬНОЙ КАЧКИ С ПОМОЩЬЮ УНИВЕРСАЛЬНОЙ

ДИАГРАММЫ Ю.В. РЕМЕЗА.

 

5.1  Определение периодов собственных бортовых, килевых и

вертикальных колебаний судна в заданном случае нагрузки.

Значительное возрастание амплитуд бортовых и килевых колебаний судна наблюдается на нерегулярном волнении при совпадении среднего кажущегося периода волн и периода бортовой, килевой или вертикальной качки.

Собственные периоды различных видов качки определяются по формулам

 

 - для бортовой качки;  (5.1)

 - для килевой и вертикальной качки  (5.2)

 

где Т_q, Т_y, Т_z - периоды бортовой, килевой и вертикальной качки

соответственно, с;

В - ширина судна; В = 13,43 м (см. Часть 1);

d - осадка судна; d = 4 м (см. Часть 1);

с - инерционный коэффициент судна; с = 0,8 с/м^1/2

h - метацентрическая высота судна; h = 1,40 м (см. Часть 2)

Тогда, используя формулу (5.1), найдём период бортовой качки:

 

, Т_q = 9,08 с

Используя формулу (5.2), найдём период килевой и вертикальной качки:

Т_y = Т_z = 2,4^.4^1/2 = 4,8 с

 

5.2. Определение резонансных сочетаний курсовых углов и скоростей судна для бортовой и килевой качки при волнении с интенсивностью 4 и 6 баллов.

Найдём расчётную длину волны по формуле:

 

(5.3)

где t_о - средний период нерегулярных волн, c;

k_l- коэффициент, учитывающий степень нерегулярности волнения;

k_l принимается k_l = 0,78.

 Период t_о может быть вычислен по следующей формуле:

   (5.4)

где h_3% - определяется по шкале Бофорта.

Расчет производится для волн, высота которых соответствует 4 и 6

балльному волнению.

При 4-х балльном волнении высота волны h_3%=1,625 м

При 6-ти балльном волнении высота волны h_3%=4,75 м

Тогда по формуле (5.4)

t_о = 3,1 ^. 1,625^1/2 = 3,95 с

t_о = 3,10 ^. 4,75^1/2 = 6,75 с

Подставляя в формулу (5.3), полученные значения t_о, найдём расчётную длину волны

l = 1,56^. 0,78^. 3,95² = 18,98 м - при 4-х балльном волнении

l = 1,56^. 0,78^. 6,75² = 55,44 м - при 6-ти балльном волнении

Резонансные зоны для каждого вида качки определяются по диаграмме Ю.В.Ремеза (Рисунки 5.1-5.4) в следующей последовательности. Откладываем расчетную длины волны на оси ординат и через нее проводим горизонталь до пересечения с границами интервалов.

Т_q1=0,7 Т_q; T_q2=1,3 T_q

Т_y1=0,7 Т_y; T_y2=1,3 T_y

Таким образом:

Для бортовой качки граница определяется

Т_q1= 0,7 ^. 9,08 = 6,36 с

Т_q2= 1,3 ^. 9,08 = 11,8 с

Для килевой качки граница определяется

Т_y1= 0,7 ^. 4,8=3,76 с

Т_y2= 1,3 ^. 4,8=6,24 с

Из точек пересечения проводят вертикальные линии до границы, соответствующей максимальной скорости судка в нижней части диаграммы (10 узлов).

Зона, ограниченная вертикальными линиями и полукруглой частью диаграммы, представляет область сочетаний скоростей и курсовых углов судна, неблагоприятных в отношении указанных видов качки.

При анализе и использовании этих расчетов следует помнить, что при курсовых углах (0° < q <12° (встречное волнение) и 168°< q < 180° (попутное волнение) даже в условиях резонанса амплитуды бортовой качки будут незначительны. Поэтому эти диапазоны курсовых углов можно не относить к опасным.

Аналогичным образом из резонансной зоны для килевой качки можно исключить курсовые углы 78° < q < 102°.

 

6. Литература.

 

1.         Гуральник Б.С., Мейлер Л.Е. «Оценка посадки, остойчивости и поведения судна в процессе эксплуатации». Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы теории судна» для курсантов дневной и заочной формы обучения по специальности 240100 “Организация перевозок и управление на транспорте”. – Калининград, БГА РФ, 2003 г. – 28 с.

2.       Кулагин В.Д. Теория и устройство промысловых судов: Учебник
для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1986. - 392 с.

3.       Правила классификации и постройки морских судов: В 2-х т.- СПб.: Морской Регистр судоходства, 1995 г.

4.       Б.М. Яворский, Ю.А. Селезнев «Справочное руководство по физике». – М.: Наука, 1982. – 620 с.