- •Качка корабля
- •1. Введение. Общие понятия о качке, вредные
- •2. Основные понятия теории волн
- •2.1. Характеристики регулярного волнения
- •2.2. Характеристики нерегулярного волнения
- •3. Линейная теория качки корабля
- •3.1. Системы координат. Виды качки
- •3.3. Общая система уравнений линейной качки корабля
- •3.4. Качка корабля на тихой воде.
- •3.4.1. Собственные частоты и периоды качки корабля. Коэффициенты затухания
- •3.4.2. Декремент затухания. Логарифмический декремент затухания
- •Линейная теория качки корабля, стоящего лагом к волнению
- •Определение возмущающих сил
- •3.5.2. Вывод уравнений качки корабля бесконечно малых размеров на волнении
- •Учет конечности размеров корабля в уравнениях качки. Уравнения качки корабля конечных размеров
- •Решение уравнений качки корабля на регулярном волнении
- •4. Линейная теория продольной качки корабля
- •4.1. Вывод уравнений продольной качки корабля, стоящего на тихой воде
- •4.2. Учет влияния скорости хода на продольную качку корабля на тихой воде
- •4.3. Уравнения продольной качки корабля на встречном волнении без скорости хода
- •4.4. Уравнения продольной качки корабля, движуще- гося на встречном волнении. Решение уравнений
- •5. Меры по борьбе с вредными последствиями качки
- •5.1. Влияние скорости хода и курса корабля на качку
- •Влияние скорости хода на сопротивление качке
- •Влияние скорости хода и курса корабля на частоту возмущающих сил и моментов
- •Влияние курса корабля на амплитуды возмущающих сил
- •5.2. Успокоители качки корабля
- •5.2.1. Общие принципы стабилизации качки
- •5.2.2. Классификация успокоителей
- •5.2.3. Принципы действия некоторых наиболее распространенных типов успокоителей
- •6. Приложения
- •6.1. Экспериментальные методы изучения качки
- •Цели экспериментального изучения качки. Виды экспериментов
- •6.1.2. Критерии подобия. Требования к проведению эксперимента
- •6.2. Определение характеристик бортовой качки корабля при обработке записей свободных затухающих колебаний
- •6.3. Расчет бортовой качки корабля, расположенного лагом к волнению
- •6.3.1. Расчет бортовой качки корабля на регулярном волнении
- •6.3.2. Расчет бортовой качки корабля на нерегулярном волнении
- •6. Приложения…………………………………………………………………58
- •6.1. Экспериментальные методы изучения качки…………….59
Министерство образования и науки Российской Федерации
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Р.В. БОРИСОВ, В.Ю. СЕМЕНОВА
Качка корабля
Учебное пособие
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2006
В учебном пособии излагаются основные понятия качки корабля.
Пособие предназначено для студентов специальности «Кораблестрое-ние», проходящих подготовку по дневной, вечерней и заочной форме обучения, а также, в определенной мере, для студентов других специаль-ностей, изучающих теорию корабля.
Наука о качке корабля опирается на знания в области математики, механики твердых тел, гидромеханики, статики корабля. Она является одной из сложнейших для восприятия студентами дисциплин теории корабля, и вообще, кораблестроительных наук. Необходимость в таком пособии возникла в связи с отсутствием достаточно физичных и доступных учебников.
Пособие может быть полезно и для работников отрасли, желающих освежить свои знания.
1. Введение. Общие понятия о качке, вредные
ПОСЛЕДСТВИЯ КАЧКИ
Качкой называется колебательное движение, совершаемое кораблем как абсолютно твердым телом при плавании его на поверхности (или для подвод-ных аппаратов под поверхностью) спокойной или взволнованной воды.
Качка корабля – явление отрицательное, поэтому мореходным качеством будет умеренность качки.
Качку корабля могут сопровождать следующие отрицательные явления:
опрокидывание вследствие чрезмерных наклонений при бортовой качке или вследствие значительной потери остойчивости;
перелом корпуса вследствие изгиба при килевой качке;
местные разрушения обшивки корпуса, разрушения крыльевых систем для судов на подводных крыльях или гибкого ограждения для судов на воздушной подушке и т.д. под действием сил инерции и ударов волн;
нарушение нормальной работы устройств и механизмов вследствие действия сил инерции и заливания палубы;
перемещение недостаточно закрепленных и пересыпающихся грузов вследствие больших наклонений и воздействия сил инерции;
нарушение работы движителей и условий управляемости;
морская болезнь пассажиров и команды, нарушение нормальной работы команды;
затруднение, а иногда и невозможность выполнения кораблем работ, для которых он предназначен (грузовые операции для плавучих кранов и крановых судов, торпедная, ракетная и орудийная стрельба для военных кораблей, буровые работы для плавучих буровых установок и т.д.).
Изучение качки позволяет предопределить характер поведения корабля в условиях волнения, учесть ее нежелательные последствия и разработать мероприятия по их предотвращению. Этого можно достичь следующими способами:
при проектировании корабля выбрать его элементы таким образом, чтобы обеспечивались плавная и малая его качка;
применить рациональные успокоители качки;
перемещением грузов на корабле добиться улучшения параметров качки;
получить умерение качки соответствующим изменением курса и скорости хода корабля.
Дисциплина «Качка корабля» является сложной для усвоения студентами комплексной дисциплиной. Корабль рассматривается как колеблющееся твердое тело, обладающее 6-ю степенями свободы, поэтому существует тесная связь с теоретической механикой и теорией колебаний. В то же время качка корабля происходит в жидкости, обладающей определенными физическими свойствами, корабль взаимодействует с ней, поэтому дисциплина основывается на законах, изучаемых в гидромеханике и теории волн, а как раздел теории корабля «Качка корабля» использует многие понятия, изучаемые в «Статике корабля»
Вначале рассмотрим внешние факторы, вызывающие качку кораблей. Главный фактор – волнение, но раскачка может быть вызвана и порывами ветра, ударами или навалом судов, рывками буксирных тросов.