Возмущающих сил

При движении корабля с каким-то курсовым углом (косым курсом) по отношению к волнению корабль будет испытывать все виды качки. Рассмотрим вертикальную, бортовую и килевую качки. Определим приближенно, как влияет курсовой угол на амплитуды возмущающих сил и моментов для этих видов качки.

Проходящая мимо корабля волна будет иметь высоту 2r₀ , но длина волны будет зависеть от курсового угла. В соответствии с рис.1 длину волны при расчете килевой и вертикальной качки надо определять вдоль диаметральной плоскости. Из треугольника АВС следует, что λ_ψ = λ/cos β. При расчете бор-товой качки длину волны надо брать вдоль мидельшпангоута. Из треу-гольника А₁В₁С₁ следует, что λ_θ = λ/sin β. Тогда углы волнового склона будут равны соответственно

(5.4)

Таким образом, в выражениях для возмущающих моментов вместо углов α₀ необходимо подставлять α _ψ и α _θ .

Рис. 1 Определение длин волн, вызывающих килевую и бортовую качку

корабля на косом волнении

Но кроме этого, меняются также поправочные коэффициенты, учитывающие конечность размеров корабля. Рассмотрим более подробно их значения для бортовой качки. Вместо коэффициента необходимо использовать коэффициент , равный произведению трех коэффициентов. Коэффициент , характеризует распределение давлений в волне по глубине. Это распределение не зависит от курсового угла.

Коэффициент определяется по формуле, выведенной ранее для коэффициента , только вместо λ в нее надо подставлять λ_θ . Таким образом, .Коэффициент учитывает влияние длины корабля на возмущающие силы.

Определять коэффициент можно по графику на рис. 2.

Рис. 2. Поправочный коэффициент, учитывающийвлияние длины корабля на амплитуды возмущающих сил при движении его с курсовым углом к волнению

8.2. Успокоители качки корабля общие принципы стабилизации качки

Общие принципы стабилизации качки корабля можно сформулировать, рассмотрев формулы для собственного периода бортовой качки

(5.5)

и для безразмерного коэффициента затухания бортовой качки

. (5.6)

Если в (5.6) подставить и

получим

. (5.7)

Как следует из формулы (5.7), существует несколько способов увеличения безразмерного коэффициента затухания и, следовательно, уменьшения амплитуд качки корабля на волнении.

1. Уменьшение величины . Этого можно достичь за счет уменьшения момента инерции массы корпуса или за счет уменьшения присоединенного момента инерции. Возможности их уменьшения весьма ограничены, к тому же такой путь вообще нерационален, так как качка становится резкой, порывистой, ускорения при качке возрастают, что значительно ухудшает условия обитаемости (см. рис. 3).

2. Увеличение коэффициента сопротивления . Этого можно достичь с помощью установки скуловых килей. Сопротивление качке возрастает за счет увеличения волнообразования на корпусе и за счет образования вихрей на острых кромках. На рис. 3видно, что эффективность увеличения сопротивления качке большая. Амплитуды качки могут уменьшиться в 2-3 раза.

3. Уменьшение метацентрической высоты. Как видно на рис. 3, эффективность этой меры в зоне резонанса может быть еще больше, чем эффективность килей, к тому же качка корабля становится плавной за счет увеличения собственного периода.

Рис. 3 Амплитудно-частотные кривые для корабля с различными принципами стабилизации качки