Методические указания для подготовки к госэкзаменам по дисциплине "Теория и устройство судна", страница 5

Среднескоростные крупные суда  даже с  малой начальной остойчивостью движутся гораздо медленнее волн близкой им длины  (L»l,                  С =1,25l^1/2 >0,514 V_s) наибольшую опасность представляет усиленная бортовая качка, которая имеет резонанс именно на попутных курсовых углах  (t_к » t_q)

      Кроме того при периодическом изменении параметра остойчивости h₀, когда волны обгоняют судно, происходит явление параметрического резонанса при условии  t_к = t_q/2  (т.е при большей частоте качки), сопровождающееся большим ускорениями   (ускорения  пропорциональны  квадрату  частоты).

     Временное снижение остойчивости крупных судов на попутном волнении также имеет место и может представлять опасность, если t_к > 1/4 t_q, то есть когда судно с пониженной остойчивостью успеет получить большое наклонение. Для выбора скоростей и кур­совых углов на попутном волнении служит диаграмма А И.Богдано­ва (см. рис.),где:

1 - опасная зона пониженной остойчивости t_к > 1/4 t_q ;

2 - зона усиленной бортовой качки в режиме основного резонанса на волне      (l = L)    t_к = t_q (±30% t_q );

3 - зона параметрического резонанса t_к = ½ t_q (± 5% t_q );

4,5 - зоны, безопасные при движении на попутном волнении

(l - рабочая точка в безопасной зоне 4).

Для судов малой длины (L ~  20-50 м)  на попутном волнении опасность представляет явление брочинг, характеризующееся за­хватом судна волной      (при   V_s   >   1,3 L^1/2), ухудшением управ­ляемости вследствие дифферента на нос, повышения рыскливости, уменьшения эффективности руля, приводящих к резкому развороту судна поперек движения и  к  его  опрокидыванию.

10. Влияние курса и скорости хода судна на бортовую и килевую качку на регулярном  и нерегулярном волнении.  Использование штормовых диаграмм для глубокой воды и для мелководья для выбора безопасных режимов  движения  в  шторм

Амплитуды бортовой и килевой качки судна зависят от многих факторов: массы, размеров и формы корпуса судна, метацентрических высот h₀и Н₀ и частоты волнения, высоты и крутизны волн, а также скорости судна V_sи курсового угла волнения j . При выбранной судоводителем остойчивости и осадке судна ( h₀и d) он имеет возможность управлять, в определенных пределах, амплитудами качки судна выбором скорости хода и курсового угла волнения. Воздействие на качку судна через эти параметры возмож­но вследствие того, что их изменение меняет кажущийся период волн  t_к, с которым происходит качка судна:

где    l- длина волны, м;

С   - истинная скорость волны, м с^-1      (С = 1,25 l ^1/2),

 а   амплитуды   качки   q₀  и    j₀   существенно зависят от  t_к .

Если период    t_к     находится в диапазоне (0,7 ¸ 1,3)t_q,   где   t_q- период свободных   бортовых   колебаний    судна     (t_q = 0,8 B/ h₀^1/2),   то   судно испытывает интенсивную качку при име­ющейся метацентрической высоте   h₀.  Наибольшие амплитуды ожидаются при выполнении условия резонанса по бортовой качке   t_к  =   t_q ( h₀ ).

           Интенсивная килевая качка происходит, когда длина встречных волн составляет (0,3 - 0,5) L(при малых скоростях хода), при больших скоростях резонанс происходит при более длинных волнах при частоте волнения                          s_к = (L/2pg)^1/2 (c^-1). На  килевую качку оказывает заметное влияние продольный радиус инерции мас­сы судна, определяемый распределением   грузов по длине и наличи­ем обледенения.

Для мелких судов резонанс по бортовой качке имеет место при лаговых курсовых углах, когда скорость хода практически не оказывает влияния на  t_к - . Для крупных транспортных судов (большие t_q) резонанс по бортовой качке характерен дня кор­мовых курсовых углов. При этом условие резонанса может выполняться при трех значениях длины волны, поскольку уравнение    t_к= t_qимеет два решения для lи кроме того судно может об­гонять короткие волны  (С = ±1,25 l^1/2), что соответствует "ка­жущемуся" набеганию волн с другого борта     j ₁  = 180° + j  .

На мелководье изменяются характеристики волн - длина и ско­рость распространения, поэтому резонанс по качке произойдет при другом сочетании скорости      V_sи    курсового угла     j .

Для выбора курса и скорости судна в условиях волнения существуют штормовые диаграмма Ю.В.Ремеза для глубокой и мелкой зоны,  а для кормовых курсовых углов (попутное волнение) - диаграм­ма Л.И.Богданова (см.рязд.9).  Штормовая диаграмма позволяет опе­ративно определить резонансные сочетания скорости     V_s , кур­сового угла    jна глубокой и мелкой воде при заданной метацентрической высоте и зоны усиленной бортовой и килевой качки из условий  t_к = (0,7¸ 1,13)  t_q   и t_к = (0,7¸ 1,13) t_j .

Для их использования следует одним из известных способов (рис.20)  определять длину волны и кажущийся период волн   t_{к .}

По диаграмме Ю.В. Ремеза для глубокой воды можно решить за­дачу по определении длины волны по известным значениям скорости судна, курсового угла и кажущегося периода волн. Использование диаграммы А.И.Богданова для попутного волнения описано в разд.9.

11. Принципы  умерения  качки  судна. Устройство,  настройка  и эффективность  успокоителей   качки   различного  типа

Качка различных видов является причиной различных негатив­ных                   явлений при эксплуатации судна в условиях шторма. Умерение качки судна использованием различных судоводительских приемов (изменением скорости, курсового угла, посадки судна и его управлением) в ряде случаев не может обеспечить желаемых или требуемых параметров качки, поэтому судостроители в этих случаях устанавливают на судах успокоители качки (УК).  УК по принципу работы могут быть разделены на пассивные и актив­ные, которые требуют в процессе их использования вмешательства человека или непрерывного управления  или  управления  специальными системами.