Выбор оптимальных условий плавания судна в шторм

Условные обозначения:

L– длина судна между, м;

В – ширина судна, м;

Т_ср – средняя осадка судна, м;

Т_{Н –} осадка носом, м;

Т_{К –} осадка кормой, м;

V– скорость судна, м/с;

h– поперечная метацентрическая высота, м;

h_B – высота волны, м;

q– курсовой угол направления движения волны, град;

 – длина волны, м;

′ – кажущийся период волны, с;

Т_θ– период собственных поперечных колебаний судна (период бортовой качки),с;

Т_– период собственных продольных колебаний судна (период килевой качки), с;

g– ускорение силы тяжести,g= 9,8 м/с²;

 – угол крена, рад;

 – угол дифферента, рад;

F₂ – число Фруда (по длине судна);

V_s– скорость судна, узлы;

c– скорость волны, м/с;

 – истинный период волны, с.

Общие положения

Резонансная качка судна наблюдается при равенстве кажущегося периода волны и периодов собственных колебаний судна:

′ = Т_и′= Т_.

Период собственных поперечных колебаний судна можно найти по так называемой капитанской формуле:

,

где К – эмпирический коэффициент, приближенное значение которого равно К = 0,8.

Период собственных продольных колебаний судна найдем по приближенной формуле:

,

где К₁– эмпирический коэффициент, равный для судна в грузу К₁= 2,4; в балласте К₁= 2,8.

Опасными для судна считаются и зоны близрезонансной качки, когда соблюдаются условия:

или .

Кажущийся период волны (на движущемся судне) находится по формуле:

Основные элементы волн имеют следующие соотношения (для регулярного волнения):

.

Элементы волн на судне определяются визуально: высоту волны – глазомерно или по шкале в баллах, направление волн по компасу, длину – по длине судна, кажущийся период волны по секундомеру и компасу (не менее 10 измерений).

В лабораторной работе исходные данные для расчета даны в таблицах.

Лабораторная работа предусматривает решение следующих задач:

1. Расчет скорости судна и курсового угла волны, при которых будет наблюдаться резонансная качка (бортовая и килевая).

2. Определение положения судна относительно близрезонансных зон.

3. Определение возможности штормования судна в дрейфе.

4. Определение условий для исключения слеминга.

5. Определение потери скорости судна на волнении.

Результаты расчетов свети в таблицу.

Номера задач
1			2	3	4	5
	T=^/	TV=^/	зона	Х	V max	V
						встр.	в скулу	в борт	попутн.
V			входит	Х1
q			не входит	Х 2

1. Расчет скорости судна и курсового угла волны, при которых будет наблюдаться резонансная качка

При известных параметрах волнения и' и периодов качки судна Т_,Т_скорость судна при заданном курсовом угле волны найдем по формуле:

(1)

Курсовой угол волны при заданной скорости найдем по формуле

(2)

Задача 1. Определить скорость судна, при которой будет наблюдаться резонансная бортовая качка.

Исходные данные брать из таблицы 1 приложения.

1. Определить курсовой угол волны, при котором будет наблюдаться резонансная качка.

2. Определить скорость судна и курсовой угол волны, когда будет наблюдаться резонансная килевая качка, т.е. при ′= Т_.

При расчете килевой качки в формулы 1 и 2 вместо Т_подставить значение Т_.

Задача 2. Определение положения судна относительно близрезонансных зон.

Исходные данные для задачи 2 брать из таблицы 2 приложения.

Близрезонансная качка наблюдается при соотношении периода качки судна и кажущегося периода волн:

и     (3)

Рассчитаем кажущийся период волн:

.

Определим период бортовой качки судна:

T_= .

Определим период килевой качки:

.

Рассчитаем соотношения:

и   

Результаты расчетов сравним с зоной, ограниченной значениями 0,7 + 1,3. Если полученный результат входит в пределы близрезонансной зоны, то судно будет испытывать сильную качку, если нет, то оно находится вне близрезонансной зоны.