Влияние формы корпуса судна на его движение при нерегулярном морском волнении.

Карпов Петр Павлович,

ассистент кафедры Конструкции судов.

Научный руководитель – кандидат технических наук, доцент

Суров Олег Эдуардович,

Дальневосточный Государственный Технический Университет.

В работе исследовано влияние формы корпуса на прочность (волновой изгибающий момент) и кинематические параметры продольной качки для судов с различными коэффициентами общей полноты - C_b, положений центра величины - x_c и центра тяжести площади ватерлинии - x_f.

Для этих целей использовались программа расчета продольной качки "MOTION", а также подпрограмма, позволяющая автоматически формировать различные формы корпуса судна при изменении параметров x_c, x_f и x_g [1, 2]. Математические модели корпусов судов формировались при помощи аналитических зависимостей. Передача полученных ординат судовой поверхности в программный пакет MOTION происходит автоматически.

Двадцать различных по форме корпусов судов были получены при двух коэффициентах общей полноты C_b=0.838 и 0.738. Получено, чем больше параметр (x_f - x_c)/L, тем больше полнота кормовой оконечности судна и чем меньше параметр (x_f - x_c)/L, тем больше полнота носовой оконечности. Данный параметр характеризует наличие бульбовой наделки или сигарообразной кормы [3]. Главные размерения и водоизмещение этих вариантов судов оставались неизменными. Для сетки корпусов судов были выполнены систематические расчёты продольной качки и волновых изгибающих моментов при различных параметрах x_c, x_f. В расчётах скорости судов были приняты соответствующие числу Фруда Fr=  = 0.2, где V – скорость м/с; g = 9.81 м/с – ускорение свободного падения; L – длина судна, м. Высота волны трёхпроцентной обеспеченности - h_3% принималась равной осадке судна. Расчёты выполнялись в нелинейной постановке задачи при движении судна в разрез генеральному направлению нерегулярных волн. Нерегулярное волнение сформировано на основе аналитических зависимостей, рекомендованных Вторым Международным конгрессом прочности судов.

В работе установлено и показано влияние вышеприведённых характеристик формы корпуса на параметры продольной качки (вертикальной (ВК) и килевой (КК)) и волновых изгибающих моментов (ВИМ).

Обработка полученных результатов реакций судна на нерегулярное морское волнение -  перемещения КК и ВК, а также ВИМ в миделевом сечении проводилась при помощи статистических функций - по стандартным отклонениям по генеральной совокупности.

Некоторые результаты расчетов приведены в табл. 1 - 2 и на рис. 1. По вертикальной оси каждого графика показаны стандарты соответствующей реакции судна на нерегулярное морское волнение по горизонтальной оси значение (x_f - x_c)/L для носовой или кормовой оконечности.

Рис. 1.

Результаты расчетов стандартов реакций судна на морском волнении.

Таблица 1.

Таблица 2

По результатам выполненных численных исследований сделаны выводы:

1. Для судов с полными обводами амплитуды продольной качки меньше, чем для судна с умеренной полнотой. Для волновых изгибающих моментов зависимости противоположные.

2. В носовой части корпуса при уменьшении параметра (x_f - x_c)/L уменьшаются амплитуды продольной качки, но при этом волновой изгибающий момент несколько увеличивается. При увеличении параметра (x_f - x_c)/L зависимости противоположные.

3. В кормовой части корпуса при уменьшении параметра (x_f - x_c)/L увеличиваются амплитуды продольной качки, но при этом волновой изгибающий момент несколько уменьшается. При увеличении параметра (x_f - x_c)/L зависимости противоположные.

4. Изменение параметра x_c для носовой и кормовой оконечности корпуса одинаково влияет на качественную картину изменения амплитуд продольной качки и волновых изгибающих моментов.

5. Изменение параметра x_f для носовой и кормовой оконечности корпуса одинаково влияет на качественную картину изменения амплитуд продольной качки, но противоположно для волновых изгибающих моментов.

Полученные результаты могут быть использованы при проектировании формы корпусов судов с точки зрения продольной качки и прочности.

Литература.

1. Surov O.E., Karpov P.P. " Behaviour of the vessel on irregular waves in view of various forms of the hull " The 21st Asian-Pacific Technical Exchange and Advisory Meeting on Marine Structures. Yokohama, Japan, TEAM 2007. – pp. 319 – 324.

2. Карпов П.П. Аналитическое описание судовых обводов. Исследования по вопросам повышения эффективности судостроения и судоремонта. Выпуск 46; ДВГТУ, Владивосток 2006. – с. 160 – 164.

3. Ногид Л.М. Проектирование морских судов, Судостроение 1976.

Поступила в редакцию 23 декабря 2007 г.