Влияние курса и скорости судна на амплитуду качки.

Практический интерес представляет изучение качки судна, идущего со скоростью под некоторым углом к направлению бега волн. (см. рис.)

Если гребни волны перемещаются со скоростью "с", то скорость их распространения относительно фиксированной точки судна будет равна

С t = С - Vcosq (1)

Наблюдателю на судне будет казаться, что волны распространяются с кажущимся периодом , определяемым из выражения

τ _к = + при 90⁰>q>0

- при 180⁰>q>90⁰

где λ – длина волны

Наибольший период качки (явление резонанса) получаются, когда кажущийся период волны τ _к будет равен периоду свободных колебаний судна: Т_θ- для бортовой качки и Т_ψ- для килевой качки:

τ _к = = T_θ = T_ψ (2)

При заданной длине волны λ кажущийся период τ _к зависит только от "с" и КУ волны и скорости судна V.

Значит перемена скорости хода или курса может изменить в нужном направлении кажущийся период τ _к и предотвратить попадание судна в резонанс.

Для быстрого определения неблагоприятных соотношений между параметрами движения судна (KУ, V) и параметрами волнения моряприменяют специальные диаграммы.

Наибольшее распространение в практике судовождения получила диаграмма качки Ю.В.Ремеза.

2. Диаграмма Ю.В.Ремеза.

Диаграмма Ю.В.Ремеза состоит из двух частей. Разделяются обе части горизонтальной линией, на которой нанесена шкала проекций скорости хода на направлении бега волн.

На нижней части диаграммы нанесены в полярных координатах скорости судна концентрическими окружностями и пучок лучей из центра. Каждый луч соответствует определенному курсовому углу волнения от 0⁰ до 180⁰.

В верхней части диаграммы построены кривые равных значений кажущихся периодов волн τ _к.

На вртикальной оси построена шкала длин волн λ.

Над диаграммой сверху нанесены шкалы для определения кажущихся периодов волн, ограничивающих зоны усиленной качки. На средней линии этой шкалы нанесены периоды качки судна; на нижней – периоды τ₁=0,7 Т и на верхней τ₂=1,3 Т.

Слева по вертикальной оси нанесены высоты волн 3%-ной обеспеченности, а справа интенсивность волнения в баллах.

Этими шкалами пользуются при нерегулярном волнении.

3. Выбор курса и скорости с помощью диаграммы Ю.В.Ремеза.

Исходными параметрами для пользования диаграммой служат скорость судна V, КУ волнения, периоды свободных колебаний судна при бортовой качке Т_θ и килевой качке Т_ψ, а также один из параметров волнения.

Можно выделить 4 случая использования диаграммы для определения длины волны и выбора безопасного курса и скорости: 1^-я задача - определения длины волны (решение дано ниже)

2^-я задача: Известны скорость судна V, КУ волнения и определен кажущийся период τ _к.

Требуется определить зоны усиленной качки и выбрать безопасный курс и скорость судна.

Решение: Находят на нижней части диаграммы исходную точку по значению V и КУ. Из этой точки проводят вертикаль до пересечения с соответствующей кривой τ _к в верхней части диаграммы, отвечающей замеренной величине кажущегося периода τ _к. Из точки пересечения проводят горизонталь и на оси ординат снимают длину волны.

Определяют значение периодов свободных колебаний:

для бортовой качки Т_θ=

В- ширина судна

h- метаценрическая высота.

для килевой качки Т_ψ= К , К= 2,4 – в грузу

К= 2,8 – в балласте

где d-осадка судна.

По значениям Т_θ и Т_ψ по верхним шкалам определяют значения относительных периодов волн, соответствующих границам зон усиленной качки.

Далее на приведенной ранее горизонтальной прямой находят точки ее пересечения с полученными значениями τ _к =0,7Т_θ; 0,7Т_ψ ; 1,3 Т_θ и 1,3Т_ψ.

Спуская из этих точек вертикали на нижнюю половину диаграммы, находят неблагоприятные зоны скоростей и КУ как область ограниченная этими вертикалями.

3 задача: Определена длина волны λ на регулярном волнении.

На верхней части диаграммы проводят горизонтальную прямую соответствующую длине волны λ. Находят точки пересечения этой прямой с кажущимися периодами волн, соответствующими границами зон усиленной (килевой) качки судна. Через точки пересечения проводят вертикальные линии, которые выделяют на нижней части диаграммы зоны усиленной качки.

4 задача: Установлена интенсивность волнения3%-ной обеспеченности- высота волны в метрах или бальность волнения.

Необходимо опредилить зоны усиленной качки.

Определяют значения относительных (кажущихся) периодов волн, соответствующих границам зоны усиленной качки на верхней шкале-0,7 Т_{θ и} 1,3Т_θ.

Проводят две горизонтальные прямые на верхней части диаграммы через заданное значение высоты волн h на шкалах А и В слева или через верхнюю и нижнюю точки соответствующего отрезка шкалы степени волнения в баллах- справа диаграммы.

Находят точки пересечения этих прямых с кривыми, соответствующими установленными периодами волн- точки пересечения верхней прямой с кривой 1,3 Т_θ и Т_θ и нижней с кривыми 0,7Т_θ и Т_θ.Через точки пересечения проводим вертикальные прямые. Крайние линии выделяют на нижней части диаграммы зону усиленной качки.

Следует подчеркнуть, что использование универсальной диаграммы качки для определения неблагоприятныхи зон килевой качки нецелесообразно, так как малые значения периода килевой качки у судов обуславливают очень широкие неблагоприятные зоны на диаграмме качки и выход за пределы этих зон требуют обычно больших изменений скорости и курса.

Дата добавления: 2015-07-21