Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор и анализ существующих методов расчета качки на мелководье 6
ГЛАВА 2. Методы определения гидродинамических сил, действующих на
судно при качке на мелководье 37
2.1. Постановка трехмерной задачи судна на мелковоье 37
2.2. Описание трехмерного метода решения 44
2.3. Постановка двумерной задачи качки судна на мелководье 59
2.4 Описание метода решения двумерной задачи 63
2.5 Системы диффренциальных уравнений качки судна 69
2.6. Расчет поперечной и продольной качки на мелководье на нерегу-лярном волнении 73
ГЛАВА 3. Анализ результатов расчетов 76
3.1 Аппробация расчетного метода. Сравнение результатов, получае-мых по двумерной и трехмерной теориям 77
3.2 Исследование влияния мелководья на коэффициенты присоеди-ненных масс и демпфирования, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики 110
3.3 Анализ результатов расчетов ускорений при качке судна на мелководье 139
3.4 Анализ результатов расчетов амплитуд качки и ускорений на нерегу-лярном волнении... 149
Заключение 165
Литература 167
- Постановка двумерной задачи качки судна на мелководье
- Расчет поперечной и продольной качки на мелководье на нерегу-лярном волнении
- Аппробация расчетного метода. Сравнение результатов, получае-мых по двумерной и трехмерной теориям
- Исследование влияния мелководья на коэффициенты присоеди-ненных масс и демпфирования, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики
Введение к работе
Плавание в условиях фарватера ограниченной глубины ведет к существенному изменению гидродинамических качеств судов, что обусловлено прежде всего влиянием дна водоема. Проявляется оно в изменении распределения гидродинамических давлений по смоченной поверхности судна, вследствие чего изменяются и суммарные гидродинамические силы, действующие на судно со стороны окружающей его жидкости.
Решающее значение для обеспечения безопасности судов, плавающих на внутренних водохранилищах и в прибрежных районах моря, а также крупнотоннажных морских судов в условиях "значительного мелководья", имеет характер и амплитуды различных видов качки. В отечественной и зарубежной литературе представлено значительное количество теоретических и экспериментальных методов, позволяющих достаточно достоверно оценить характеристики мореходности судов при плавании в условиях безграничного моря. Между тем, выполнить такую оценку при движении судна на мелководье значительно сложнее из-за ограниченности систематизированных результатов исследования судов в этих навигационных условиях. К настоящему времени созданы и получили признание различные методы решения линейных задач гидродинамической теории качки. Эти методы, как правило, основаны на гипотезе плоского обтекания , что позволило привести исходную трехмерную краевую задачу о потенциале скоростей при качке судна к совокупности линейных краевых задач в шпангоутных плоскостях. Однако, принципиальным недостатком данного подхода, не устраненным даже в его последних модификациях, является пренебрежение пространственным характером обтекания корпуса судна. Это пренебрежение представляется физически необоснованным даже при высокочастотных колебаниях в отсутствие хода в задачах о качке на мелководье, и тем более, в задачах, где рассматривается движущееся судно. Поэтому решение задачи о качке судна в условиях ограниченной глубины в трехмерной постановке является актуальной и обладает научной новизной.
ЦЕЛЬЮ настоящей диссертационной работы является разработка расчетного метода определения качки судна в условиях мелководья. Достижение данной цели требует решения следующих задач:
Анализ существующих методов расчета гидродинамических сил, возникающих при качке судна на мелководье;
Разработка трехмерного численного метода и соответствующей программы расчета качки;
Проведение сравнительных и систематических расчетов гидродинамических коэффициентов, возмущающих сил, амплитуд качки и ускорений судна;
Исследование влияния относительной глубины фарватера на перечисленные величины.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В диссертации использованы аналитические методы гидродинамической теории качки, методы вычислительной математики.
-
Разработан расчетный метод для оценки качки судна на мелководье на основании трехмерной потенциальной теории.
-
На основании проведенных сравнительных расчетов и согласований с экспериментом показано значительное влияние и необходимый учет трехмерности.
-
Исследовано влияние мелководья на присоединенные массы, коэффициенты демпфирования, амплитуды различных видов качки.
-
Впервые выявлены особенности продольно-горизонтальной качки на мелководье, связанные с явлением «захвата» судна волной.
-
Проведено систематическое исследование влияния относительной глубины фарватера на ускорения, возникающие в различных точках судна.
-
Предложен алгоритм расчета качки судна на мелководье в условиях нерегулярного волнения.
ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И ВЫВОДОВ подтверждается корректностью математических выкладок, обоснованностью используемых допущений, результатами экспериментальной проверки разработанных методов и алгоритмов, сравнением с некоторыми результатами других авторов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ Основным практическим результатом данной диссертации является разработка расчетного метода и соответствующей программы для определения качки судна на мелководье на основании трехмерной потенциальной теории.
Теоретические положения работы, а также полученные в ней практические результаты могут быть использованы:
1) в задачах нормирования остойчивости судов смешанного типа «река-море»; 2)для решения других проблем безопасности мореплавания, таких как: оценка заливаемости палубы, оголения днища, анализ движения судов в штормовых условиях в условиях фарватера ограниченной глубины.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ Результаты работы были внедрены на кафедре теории корабля СПбГМТУ и в Российском Морском Регистре Судоходства.
АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ Основные положения и результаты диссертации были доложены на конференции НТК XLIII "Крыловские Чтения" (Проблемы мореходных качеств судов и корабельной гидродинамики), С- Петербург 2009
ПУБЛИКАЦИИ. По тему диссертации опубликовано 6 работ. Из них 1 работа в личном авторстве, доля автора в остальных 50%. В изданиях, определяемых Перечнем ВАК РФ опубликованы 4 статьи. Из них 1 работа в личном авторстве, доля автора в остальной 50%.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ Диссертация состоит из введения, 3 глав и заключения, списка литературы, включающего 63 наименования. Общий объем работы составляет 171 страницу, в том числе 88 рисунков и 1 таблицу.
Постановка двумерной задачи качки судна на мелководье
Несмотря на широкое применение метода плоских сечений и хорошее согласование получаемых результатов с экспериментальными данными, некоторые исследователи считают физически необоснованным свойственное данному методу полное пренебрежение пространственным характером обтекания корпуса даже при отсутствии скорости хода. Другим недостатком метода плоских сечений считается некорректность дифракционной задачи при косом набегании волн. Отмеченные недостатки метода плоских сечений стимулировали разработку и внедрение других подходов к изучению качки судна, основанных на методе сращиваемых асимптотических разложений (метод САР). Процедура указанного метода в задачах гидродинамической теории качки состоит в следующем. Вся область, занятая жидкостью, разделяется на две зоны -внешнюю и внутреннюю. Потенциал возмущенных скоростей жидкости определяется отдельно в каждой из зон , и полученные выражения сращиваются на их границе. При решении гидродинамической задачи о качке удлиненного судна на мелководье принимается предположение о том, что глубина фарватера мало отличается от осадки, а длина набегающих волн имеет порядок длины судна. Иначе говоря, отыскивается длинноволновая асимптотика на "значительном" мелководье. Данные предположения позволили серьезно упростить решение внутренней задачи, а внешнюю привести к стандартной задаче об определении функции, удовлетворяющей уравнению Гельмгольца и принципу излучения. Таким методом задачу о продольной и поперечной качке судна без хода решил Так [60]. Описанный метод используется для решения задач о движении удлиненного судна на тихой воде по значительному мелководью и в каналах в работах Воробьева Ю.Л. [13], а также двух удлиненных судов, взаимодействующих при обгонах и встречах в работах того же автора.
В работе Воробьева Ю.Л. методом САР рассчитывается все гидродинамические коэффициенты судна, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики качки судна на мелководье. При этом в основу методов расчета возмущающих сил с помощью сращиваемых асимптотических разложений заложены соотношения
Хаскинда, обобщенные для движущегося судна Ныоманом в работе [49]. Коэффициенты демпфирования вычисляются на основании анализа потока энергии, уносимого поверхностными волнами от качающегося судна, выполненного Хаскиндом [27]. Полученные Воробьевым результаты расчетов возмущающих сил и коэффициентов демпфирования для судов 60 серии хорошо согласуются с экспериментальными данными. Между тем, в отличие от возмущающих сил и коэффициентов демпфирования, для прямого определения коэффициентов присоединенных масс необходимо знать поле возмущенных скоростей жидкости вблизи судна. В связи с этим, Воробьев использует обходной путь, основанный на применении соотношения Крамерса-Кронига [18]. Соотношения такого типа получены также Бесшо [35] из анализа интегрального уравнения для функции Кочина Н.Е. краевой задачи о колебаниях тела на свободной поверхности идеальной тяжелой жидкости. Полученные результаты расчетов коэффициентов Х,з и 55 приведены для судов 60 серии с разными коэффициентами общей полноты на рис. 1.13.Для каждой глубины выполнено по два расчета. В одном из них использованы зависимости , вычисленные в предположении тонкости корпуса судна, в другом- в предположении удлиненности. Зависимости присоединенных масс от частоты колебаний, полученные для математических моделей тонкого и удлиненного судов количественно близки.
Однако следует отметить, что полученные результаты не совпадают ни с результатами аналогичных расчетов по двумерной теории [36], ни по трехмерной теории [39]-[41], ни с экспериментом, проведенным в Голландском опытовом бассейне. Поэтому не могут считаться достоверными [36].
Параллельно с вышеизложенными методами в 70-х годах зарубежными исследователями начали разрабатываться алгоритмы и программы, реализующие решение гидродинамической задачи о качке судна в трехмерной постановке и позволяющие моделировать поведение судов и объектов океанотехники как сложных пространственных тел в условиях морского волнения. Оортмерссен решил [52] линейную гидродинамическую задачу о качке судна без хода на мелководье в трехмерной постановке. Потенциал скорости движения жидкости представляется в виде распределения единичных пульсирующих источников по смоченной поверхности тела :
Расчет поперечной и продольной качки на мелководье на нерегу-лярном волнении
В целях проверки работоспособности разработанных программ были проведены расчеты гидродинамических коэффициентов присоединенных масс, демпфирования, возмущающих сил и амплитудно-частотных характеристик для танкера по двумерной и трехмерной теории. Все расчеты проводились для случая h/T=1.2 и отсутствии хода судна. Результаты приведены на рис.3.3-3.6 в сопоставлении с экспериментом Oortmerssen [52] в зависимости от безразмерного значения частоты oWb/g .
Приведенные результаты расчетов присоединенных масс и коэффициентов демпфирования по двумерной и трехмерной теориям показывают хорошее согласование между собой и экспериментальными данными. При этом расчеты коэффициентов Z,2,A44,7Z22,/Z44 практически полностью совпадают по рассматриваемым теориям на всем диапазоне частот. Исключение составляют коэффициенты при вертикальной и килевой качке A2-i,lS5,Jln,jlss в диапазоне относительно низких частот aWL/g Как уже было отмечено, при рассмотрении работ других авторов [36],[40], Язз и Л55, получаемые по трехмерной теории при а - 0 стремятся к бесконечности. Те же коэффициенты, получаемые по двумерной теории стремятся к некоторому постоянному значению. Коэффициенты демпфирования /73з и Ths- получаемые по трехмерной теории стремятся при ю-»0 к нулю, а при использовании двумерной теории так же к некоторому постоянному значению. Данное несоответствие получаемых результатов обусловлено особенностями двумерной и трехмерной функций Грина.
Экспериментальные значения , S5,JI33,Ji55 для данного судна в диапазоне частот aWL/g 2 лучшим образом совпадают с результатами, полученными по трехмерной теории.(рис.З,4). Значительное расхождение экспериментальных данных и результатов , полученных по двумерной и трехмерной теории отмечается для присоединенной массы Х б на всем диапазоне частот oWb/g, что может быть связано с отсутствием учета вязкостных эффектов при использовании двумерной и трехмерной теории. Между тем, коэффициенты демпфирования /766 в диапазоне частот oWb/g 2, полученные по двумерной и трехмерной теории полностью совпадают между собой и с экспериментом. В диапазоне oWb/g 2 экспериментальные данные полностью совпадают с результатами расчетов по трехмерной теории. На рис3.5 приведены результаты сопоставления расчетных и экспериментальных данных для возмущающих сил и моментов, действующих на танкер при курсовом угле р=135. Видно, что расчеты . возмущающих сил, возникающих при поперечно-горизонтальной и вертикальной качке Fvt, и Тп возмущающего момента Mvg при бортовой качке, полученные по двумерной теории практически полностью совпадают с аналогичными расчетами по трехмерной теории и экспериментальными данными. Расхождение при использовании двумерной и трехмерной теорий наблюдаются при расчетах возмущающих моментов при килевой качке Mvv и рысканье Mvx в диапазоне низких частот aWlVg 2 . В рассматриваемом диапазоне значения Mv ,полученные по двумерной в 1,4 раза больше значений, того же момента по трехмерной теории. А величины Mvx , полученные по двумерной теории, наоборот в 1,25 раза меньше аналогичных по трехмерной теории. При этом экспериментальные данные лучшим образом совпадают с результатами, получаемыми по трехмерной теории. Очевидно , что наблюдаемые расхождения связаны в первую очередь с не учетом продольного растекания при использовании двумерной теории. На рис.3.6 приведены результаты расчетов амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) продольно-горизонтальной, поперечно горизонтальной , вертикальной, бортовой, килевой качки и рысканья при курсовых углах Р=90, 135 и180. Из приведенных результатов видно, что АЧХ поперечно-горизонтальной, вертикальной качки и рысканья, получаемые по двумерной и трехмерной теории полностью совпадают между собой, несмотря на отмеченные расхождения при расчетах отдельных гидродинамических коэффициентов и амплитудных значений возмущающих моментов. Небольшая разница между результатами имеет место для АЧХ килевой качки \//а в диапазоне aWlVg 2. Расчеты АЧХ бортовой качки 0/а по двумерной и трехмерной теории проводились без учета влияния вязкости на коэффициент демпфирования ц44 в целях сравнения с расчетами Oortmerssen[52]. Поэтому имеет место значительное расхождение теоретических и экспериментальных результатов. Между тем, теоретические результаты расчетов 9/а хорошо согласуются между собой и с расчетами Oortmerssen .
На рис.3.7 и 3.8 приведены расчеты коэффициентов присоединенных масс А,22 , Х,зз и коэффициентов демпфирования \і22, Цзз по двумерной и трехмерной теории для судна 60 серии Todd-60 в сопоставлении с аналогичными расчетами, выполненными Beukelman [36] для двух случаев относительной глубины h/T=1.15 и h/T=1.5 при отсутствии скорости хода.
Проведенное сопоставление для случая h/T=1.5 показывает хорошее согласование коэффициентов Х22, И22И Цзз ,полученных автором как по двумерной так и по трехмерной теориям с результатами Beukalman. Исключение составляют результаты для А-зз .Здесь, отмечается полное согласование расчетов автора по трехмерной теории с расчетами Beukelman , выполненными также по трехмерной теории и хорошее согласование расчетов по двумерной теории.
Аппробация расчетного метода. Сравнение результатов, получае-мых по двумерной и трехмерной теориям
Проведенное сопоставление показало, что амплитудные значения вертикальных возмущающих сил Fvg ,полученные автором на основании трехмерной теории полностью совпадают с результатами Воробьева Ю.Л для курсовых углов 150 и 180 градусов не зависимо от значения относительной глубины h/T. Для курсовых углов 90и 120 градусов значения, полученные по трехмерной теории располагаются между значениями вертикальной силы для модели тонкого и удлиненного судов. Что касается возмущающего момента Mv , то расчеты, полученные по трехмерной теории хорошо согласуются с расчетами Воробьева для курсовых углов 90 и 120 градусов. Некоторые расхождения наблюдаются в случае курсовых углов 150 и 180 градусов, что может быть обусловлено влиянием трехмерного обтекания корпуса.
Для контейнеровоза S-175 результаты расчетов амплитудно-частотных характеристик различных видов качки, полученные по двумерной и трехмерной теориям, сопоставлялись с расчетами Quartiles [38] и экспериментальными данными [38]. Все расчеты проведены для случая Ь/Т=10,т.е практически бесконечно-глубокой жидкости и относительной скорости движения Fr=0.275. Курсовой угол Р изменялся от 0 до 180 с шагом 30 градусов. Результаты представлены на рис 3.12-3.18.
Сопоставительный анализ показал , что расчеты АЧХ , выполненные при использовании двумерного метода практически полностью совпадают с аналогичными расчетами по трехмерной теории и хорошо согласуются в большинстве случаев с экспериментальными данными независимо от значения курсового угла. Исключение составляют расчеты АЧХ вертикальной качки для Р=120, 150 и 180 градусов. Здесь, значения безразмерных амплитуд вертикальной качки в зоне резонанса, полученные по трехмерной теории в 1.15-1.28 раз превышают соответствующие значения, полученные по двумерной теории , но при этом, достаточно хорошо согласуются с расчетами Quartiles. Экспериментальные значения амплитуд вертикальной качки в зоне резонанса меньше расчетов по двумерной теории в 1.2 раза и в 1.4 раза меньше расчетов по трехмерной теории. Отмеченное несоответствие проявляется из-за различного учета скорости в дифференциальных уравнениях качки при использовании двумерного и трехмерного методов.
Расчеты АЧХ продольно-горизонтальной качки выполнялись только при использовании программы, реализующей решение задачи в трехмерной постановке. Полученные результаты приведены в сравнении только с расчетами Quartiles. Видно, что для курсовых углов 120,150 и 180 градусов амплитудно-частотные характеристики, полученные автором полностью совпадают с расчетами Quartiles на всем диапазоне безразмерных частот oWL/g. Для курсовых углов Р=0,30 и 60 имеются значительные расхождения в области частот oWL/g 2 . Так, при р=0 значение /aW; полученное по трехмерной теории больше соответствующих значений Quartiles в 2 раза. Возрастание /aw при со - 0 обусловлено использованием функции Грина для случая жидкости ограниченной глубины в форме [ 62 ]. Использование данной функции всегда приводит к увеличению амплитуд не только продольно-горизонтальной качки при со - 0, но и поперечно-горизонтальной, а также рысканья, что подтверждается расчетами многих авторов [40],[59] и некоторыми экспериментальными исследованиями.
Сравнение результатов расчетов АЧХ по двумерному и трехмерному методам было проведено также и для судов 60-й серии. Расчеты проводились для трех судов данной серии с коэффициентами полноты 8=0.6, 0.7, 0.8. АЧХ качки каждого судна определялись для случаев относительной глубины h/T=1.3, 1.5, 2 при изменении относительной скорости хода Fr от 0 до 0.3 . Наиболее характерные результаты приведены на рис.3.19-3.25.
Анализ полученных результатов показал, что : 1. При отсутствии скорости хода амплитудно-частотные характеристики всех видов качки, полученные на основании расчетов по двумерному методу полностью совпадают с соответствующими значениями, полученными по трехмерному методу (рис.3.23), независимо от значений курсового угла и глубины фарватера. 2. Увеличение скорости хода приводит к заметной разнице между результатами, получаемыми по двумерной и трехмерной теориям. Так, при движении на попутном волнении амплитудно-частотные характеристики вертикальной качки, полученные по двумерной теории в 1.5-3 раза больше соответствующих значений, полученных по трехмерной теории в области безразмерных частот oWL/g 2 (рис.20). При этом данная разница становится заметнее при уменьшении глубины. При движении судна на встречном волнении, наоборот, применение двумерного метода дает заниженные значения амплитуд вертикальной и килевой качки в резонансной области. При этом разница в получаемых результатах увеличивается с увеличениям глубины рис.3.22. Указанные расхождения обусловлены приближенным учетом скорости при использовании двумерного метода, а также не учета в системе дифференциальных уравнений продольно-горизонтальной качки, играющей существенную роль при движении на попутном волнении и на курсовых углах с кормовой четверти рис.3.25. 3. При одинаковой глубине фарватера влияние трехмерности на амплитудно-частотные характеристики продольной качки сильнее проявляется на курсовых углах с кормовой четверти уже при меньших скоростях движения, чем на курсовых углах с носовой четверти (рис.3.24 и 3.25). Так, при движении судна с относительной скоростью Fr=0.3 и Р=Т35 амплитудно-частотные характеристики продольной качки практически совпадают при использовании двумерного и трехмерного методов. А при движении со скоростью в два раза меньшей- Fr=0.15, но на курсовом угле Р=60 отмечается заметная разница в получаемых значениях амплитуд вертикальной и килевой качки.(рис.3.25).
Исследование влияния мелководья на коэффициенты присоеди-ненных масс и демпфирования, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики
Одной из целей настоящей работы является исследование влияния глубины фарватера на гидродинамические коэффициенты присоединенных масс и демпфирования, возмущающие силы и амплитудно-частотные характеристики. Для этого были проведены расчеты перечисленных величин в зависимости от изменения относительной глубины h/T для различных судов. Наиболее характерные результаты расчетов коэффициентов присоединенных масс и демпфирования в зависимости от изменения глубины приведены на рис.3.26-3.33.
Коэффициенты А-п, Х22, 33, 44, 55, 66 И jj,lb [i22, , ЦзЗ, Ц44, 1 55, Н-66 представлены для судна 60-й серии с коэффициентом общей полноты 8=0.6 для h/T=1.3, 1.5, 2 и 5 (рис.3.26,3.27) и для рыболовного судна при h/T=1.2, 1.5 и 2 (рис.3.28,3.29).
Из приведенных результатов видно, что уменьшение глубины фарватера приводит к увеличению значений всех присоединенных масс Хц в зоне безразмерных частот coVL/g 2. Так, для судна 60-й серии все коэффициенты кц при h/T=1.3 больше в 1.5-3 раза соответствующих при h/T=1.5 (рис.3.26). То же самое происходит и с коэффициентами для рыболовного судна (рис.3.28). Также следует отметить, что коэффициенты присоединенных масс, соответствующие основным видам качки Х,3з, 44 и А-55 при уменьшении глубины увеличиваются по сравнению с соответствующими значениями при h/T— оо на всем диапазоне частот. Для коэффициентов Хи, к22 и Х 6 увеличение значений при уменьшении глубины фарватера характерно только в области aWL/g 2. При aWL/g 2 , наоборот, уменьшение глубины способствует в большинстве случаев уменьшению данных коэффициентов присоединенных масс. Наиболее ярко это можно видеть на примере судна 60-й серии. При oWL/g =2.5 Х,22 для h/T=5 больше соответствующего коэффициента для h/T=1.3 в 1.8 раз, а коэффициент Хи - в 2.3 раз. Для рыболовного судна, коэффициенты А,ц, 22 и ібб при увеличении частоты oWb/g 2 практически перестают зависеть от изменения глубины (рис.3.28).
В отличие от присоединенных масс, уменьшение относительной глубины h/T в большей степени влияет на значения коэффициентов демпфирования и приводит к увеличению их значений на всем диапазоне частот (рис.3.27,3.29). Так, для судна 60-й серии при oWb/g значение коэффициента \i22 для h/T=1.3 больше соответствующего для h/T=5 в 6 раз, а ізз (h/T=1.3) больше ц,зз (h/T=5) в 2.25 раз для частоты oWb/g =1.5. Для рыболовного судна коэффициенты демпфирования ji44 при бортовой качке в области 1.5 oWb/g 2.5 для h/T=1.2 больше соответствующих значений для п/Т=2в 1.8-2 раза.
Несколько иначе, влияние изменения глубины проявляется на коэффициентах и ц.у , когда Щ . Результаты расчетов данных коэффициентов приведены для судна 60-й серии при h/T=1.3, 1.5, 2 и 5.( рис.3.30,3.31) и для контейнеровоза S-175 при h/T=1.5, 2, 5( рис.3.32,3.33). Из полученных результатов видно, что присоединенные массы А,35 , обусловленные взаимодействием вертикальной и килевой качки при изменении глубины h/T ведут себя точно также, как и А/зз и Х55. Наиболее характерное увеличение их значений при уменьшении h/T наблюдается в области соVb/g 1.
Коэффициенты Л,1з и Л-15 в зоне coVL/g 1.5 интенсивно увеличиваются при уменьшении глубины фарватера. Так, для контейнеровоза А,13 и Xi5 при ЫТ=1.5 в 1.5-2 раза больше соответствующих коэффициентов при h/T=4. Для судна 60-й серии коэффициенты ХЦ И Х\5 при h/T=1.3 в 2 и 3 раза больше соответствующих А-13 и X\s при h/T=5 в случае когда coVL/g =0.5. (рис.3.30)
При увеличении относительной частоты aWL/g 0.5 изменение глубины на данные коэффициенты практически не влияет. В раде случаев ХІЗиХ\5, при увеличении глубины становятся большими по сравнению с данными коэффициентами на меньших h/T. То же самое можно сказать и про коэффициенты присоединенных масс Х2в и А.4б На приведенных графиках четко видно , что в зоне частот oWL/g 1.5 , А.46 увеличивается при уменьшении h/T. Значения Х2(, в области coVb/g 1.5 для обоих судов отрицательны. Но , при уменьшении h/T , Х2в увеличивается по абсолютному значению. Для судна 60-й серии , например, при cWb/g =1 , Х2 $ для h/T=1.3 больше Х26 для h/T=5 в 3.2 раза. При увеличении безразмерной частоты aWb/g 1.5 , в большинстве случаев, происходит уменьшение данных коэффициентов при уменьшении относительной глубины h/T. ( рис.3.30,3.32.). Так, для контейнеровоза S-175 при aWL/g =3 , Х26 для h/T=4 больше Х2в для h/T=1.5 ровно в 4 раза. Исследование результатов расчетов коэффициента Х2\ в зависимости от изменения глубины показало, что в данном случае, невозможно сделать какие-либо однозначные выводы и установить четкую зависимость Х2$ =/(h/T). Данные коэффициенты могут иметь как положительные так и отрицательные значения, и по- разному вести себя при изменении h/T для каждого конкретного судна. Однако, в большинстве случаев, для Х24 сохраняется зависимость от изменения h/T , аналогичная для других коэффициентов A-jj При aWb/g 2 происходит увеличение Х2 \ по абсолютному значению при уменьшении h/T , при aWL/g 2 коэффициенты А,24 увеличиваются при увеличении относительной глубины h/T, либо не зависят от ее изменения (рис.3.32)
Результаты расчетов коэффициентов демпфирования р.у в зависимости от изменения глубины фарватера представлены на рис.3.31 и 3.33. Из приведенных на графиках результатов видно, что коэффициенты ц.13, ц.15, Цз5 и U.46 увеличиваются при уменьшении h/T практически на всем диапазоне частот. Так, для контейнеровоза S-175 коэффициенты ц.і3и p.j5 при h/T=1.5 в 2.5 раза больше соответствующих Цп и ц15 при h/T=5 для oWL/g=2 (рис.3.33). То же самое можно сказать и про данные коэффициенты для судна 60-й серии (рис.3.31). Коэффициент ц4б для h/T=1.3 превышает коэффициент п46 при h/T=2 в 3 раза и в 15 раз соответствующий коэффициент при h/T=5.
Для коэффициентов (І24 и jj,26 характерна, в большинстве случаев, следующая зависимость от изменения глубины: при oWb/g 2 данные коэффициенты увеличиваются по абсолютному значению при уменьшении h/T , при coVL/g 2 , наоборот, увеличение происходит при увеличении относительной глубины h/T.
Похожие диссертации на Разработка метода расчета качки судов на мелководье на основе трехмерной потенциальной теории
