Д И Н А М И К А С У Д Н А

МОДУЛЬ 8.8

8. Меры по борьбе с вредными последствиями качки

Главной задачей изучения качки является не только определение ее амплитуд, но и решение практической задачи о том, какими способами можно уменьшить вредные последствия качки. Качка корабля должна быть умеренной, т.е. небольшой по амплитуде и плавной.

Существуют три группы мероприятий по умерению качки:

1. Проектировочные;

2. Конструктивные;

3. Эксплуатационные.

Проектировочные мероприятия проводятся еще в процессе проекти-рования корабля. Это обычно выбор таких главных размерений, формы корпуса, весовой нагрузки и т.д., которые обеспечивают благоприятную качку. Например, выбор шпангоутов, близких по форме к прямоугольникам, приводит к увеличению сопротивления качке и, следовательно, к уменьше-нию амплитуд. Повышение положения центра тяжести приводит к уменьшению метацентрической высоты, что также является благоприятным фактором. Однако корабль – это сложнейшая система, поэтому такие мероприятия должны проводиться очень осторожно, с учетом изменения других мореходных или эксплуатационных качеств, которое иногда может иметь неблагоприятный характер.

Конструктивные мероприятия подразумевают установку тех или иных успокоителей качки.

Эксплуатационные мероприятия подразумевают выбор судоводителем такой скорости хода корабля и курсового угла, чтобы качка была минимальной.

8.1. Влияние скорости хода и курса корабля на качку

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ХОДА НА СОПРОТИВЛЕНИЕ КАЧКЕ

Скорость хода влияет на сопротивление качке. Исследования показали, что коэффициент затухания бортовой качки на ходу больше, чем на стоянке.

Г.В. Соболев предложил теоретическую формулу для учета скорости хода при определении коэффициента сопротивления

. (5.1)

Приближенная формула, предложенная С.Н. Благовещенским,имеет вид

(5.2)

Формула (5.2) является более полной.

Влияние скорости хода и курса корабля на частоту возмущающих сил и моментов

Рассмотрим более подробно формулу для определения кажущейся частоты

. (5.3)

Величина кажущейся частоты, как мы видим, зависит от соотношения скорости хода корабля u₀ и скорости волны с, а также от курсового угла β. Именно с этой частотой волны будут воздействовать на корабль, т.е. она будет являться частотой возмущающих сил и моментов.

Рассмотрим несколько основных положений корабля относительно волн.

1. Курсовой угол β = 0. Волны и корабль идут

в одном направлении – попутное волнение. При этом получится cos β = 1 и . Если u₀ = с, корабль относительно волны не движется.Если u₀ = 0, получится = .

Если взять u₀ > с, получится как бы отрицательная кажущаяся частота, но физически это означает, что корабль обгоняет волны. В этом случае

частоту надо определять по абсолютной величине, т.е. .

2. Курсовой угол β = π/2. В этом случае cos β = 0 и = .

3. Курсовой угол β = π. В этом случае cos β = -1 и .

Если задать u₀ = с, получится = 2 , при u₀ = 2с получается = 3 и т.д.

Таким образом, диапазон изменения простирается от 0 до практически бесконечного значения, и всегда возможно, что кажущаяся частота станет равной собственной частоте либо бортовой качки, либо килевой и верти-кальной, т.е. всегда возможно возникновение резонансных режимов для того или иного вида качки. Эти режимы можно определить из равенств или . Но большие амплитуды качки возникают не только при резонансах, а вообще в ближайших зонах, примерно при 0,7 ≤ ≤ 1,3 и 0,7 п_ψ ≤ п_ψ ≤ 1,3 п_ψ .

ВЛИЯНИЕ КУРСА КОРАБЛЯ НА АМПЛИТУДЫ