10.7 Нерегулярное волнение

При наблюдении за реальным волнением на море очевидно отсутствие какой-либо закономерности в элементах и форме чередующихся вершин и впадин волн.

Такое волнение называется нерегулярным и для его изучения применяют методики теории вероятностей и математической статистики.

Для определения данных нерегулярного волнения используется запись на волнографах в виде волнограмм (рис. 10.5).

Рис. 10.5 Волнограмма нерегулярного волнения

Для практических целей особо важным является определение вероятности появления амплитуд волн, превышающих заданную величину. Эта вероятность называется обеспеченностью.

Высоты волн определенной обеспеченности являются удобной характеристикой интенсивности волнения. На практике используется шкала степени волнения в баллах, принята Главным гидрографическим управлением для градации волн 3% обеспеченности.

Под высотой волны 3 % обеспеченности понимают такую высоту, вероятность превышения которой составляет 3%, т.е. это значение, больше которого могут быть только высоты трех волн из 100 последовательных.

При расчетах качки на регулярном волнении используют передаточную функцию Ф(𝜔), которая устанавливает линейную зависимость между амплитудой качки и амплитудой гармоники волны в виде:

Теория нерегулярной качки изложена в [7,11].

10.8 Успокоители качки

Успокоителями качки принято называть устройства, которые применяются для уменьшения амплитуды качки судна. Действия установленных на судне успокоителей качки состоит в том, что они создают переменный стабилизирующий момент, противоположный по знаку возмущающему моменту волны. В настоящее время применяются успокоители только бортовой качки. Уменьшить амплитуды килевой и вертикальной качки с помощью успокоителей практически трудно, т.к. еще не созданы успокоители, способные развивать большие, чем при бортовой качке стабилизирующие моменты.

Успокоители качки делятся на: пассивные и активные. Действие рабочих органов пассивных успокоителей основано на создании стабилизирующего момента за счет колебательных движений судна во время качки, т.е. при их использовании отпадает необходимость в специальных источниках энергии. В активных успокоителях стабилизирующий момент создается принудительно с помощью особых механизмов, управляемых специальным регулирующим устройством, которое в свою очередь, реагирует на колебания судна. Активные успокоители более эффективны, но на их работу нужно затрачивать дополнительную мощность.

Пассивные успокоители.

К числу пассивных успокоителей качки относятся скуловые кили и пассивные успокоительные цистерны (рис. 10.6).

Рис. 10.6 Пассивные успокоители качки

Скуловые кили являются наиболее простым и эффективным средством уменьшения бортовой качки и потому находят самое широкое применение. Они представляют собой наделки в виде пластин площадью до 4% от площади ватерлинии, установленные по нормали к скуле в средней части корпуса (вдоль линии тока воды) длиной 40%-70% от длины судна. Скуловые кили позволяют снизить амплитуды бортовой качки до 50%. Пассивные успокоительные цистерны могут быть двух типов: I рода - закрытого, не сообщающиеся с забортной водой и II рода- открытого, сообщающиеся с забортной водой. Цистерны частично заполнены водой и соединены воздушными каналами с регулирующим клапаном. Клапан регулирует переток воды между цистернами таким образом, чтобы она не поспевала за креном судна и, отставая, переливалась бы по инерции в сторону поднимающегося борта, создавая момент, препятствующий крену судна, что и успокаивает качку. Пассивные успокоительные цистерны наиболее эффективны при резонансной качке. При других условиях и режимах волнения такие успокоители практически не умеряют качку и даже могут привести к увеличению амплитуд качки. Наличие свободной поверхности жидкости в цистернах так же неблагоприятно влияет на остойчивость судна, поэтому пассивные цистерны в настоящее время практически не используются.