Эффект гидродинамического взаимодействия.

Одной из опаснейших навигационных ситуаций является расхож­дение судов на небольших траверзных расстояниях. В этом случае на их корпусы могут воздействовать дополнительные внешние силы, обусловленные гидродинамическим воздействием корпусов. В резуль­тате действия этих сил суда могут терять управляемость и может воз­никать аварийная ситуация, происходить столкновения судов. Морская практика зарегистрировала достаточно большое коли­чество столкновений, которые произошли в результате гидродинамиче­ского взаимодействия судовых корпусов. В зависимости от сочетания различных факторов и взаимного по­ложения судов возникающие при гидродинамическом контакте на кор­пусах судов поперечные силы Y_г и моменты М_г могут менять свой знак и может происходить не только «притяжение», но и «расталкивание» судов. Поперечная сила Y_г положительна по знаку, если она направ­лена в сторону борта встречного или обгоняемого судна. Момент зарыскивания М_г считается положительным по знаку, если он стремится развернуть носовую оконечность рассматриваемого судна в сторону борта встречного или обгоняемого судна. Физическая сущность явления гидродинамического взаимодейст­вия двух судовых корпусов принципиально может быть изложена следующим образом. Из гидромеханики известно, что в идеальной жидкости вдоль ли­ния потока выполняется закон сохранения энергии, который записы­вается в виде уравнения Бернулли, Р + ρV²/2g=const, где р — давление в произвольной точке линии тока. Па; ρ — плотность воды, т/м³.Предположим, что два одинаковых судна движутся в идеальной (невязкой) жидкости параллельно с одинаковой скоростью при рас­стоянии между бортами. Этот случай равносилен гид­ромеханически случаю обращенного движения, когда оба судна не­подвижны, а на них набегает однородный поток жидкости, имеющий на бесконечном удалении от судов скорость u₀. Применим уравнение Бернулли к линиям потока жидкости, обте­кающим корпус рассматриваемого судна l. Для линии тока АВ: р₀+ u₀²/2g=p_b+ u_b²/2g p_b - р₀=ρ/2g[u₀²-u_b²] для линии тока АС; р₀+ u₀²/2g=p_c+ u_b²/2g; p_c - р₀=ρ/2g[u₀²-u_c²] Поскольку корпус судна обладает определенными размерами, а жидкость неразрывна, то скорости частиц жидкости в точке С вблизи борта судна будут больше, чем в точке А на удалении от судна. Таким образом, в точке С давление будет понижено по сравнению с давлени­ем на удалении от судна, т.е. возникает разрежение. В точке потока В. расположенной на стороне борта судна, обра­щенного к судну-партнеру 2, поток жидкости имеет скорость u_b, ко­торая больше скорости u_c, поскольку между корпусами судов поток поднимается. Следовательно, разрежение со стороны борта, обращенно­го к судну-партнеру, будет еще большим. За счет перепада давления нa внешнем и внутреннем бортах на корпус судна будет действовать по­перечная гидродинамическая сила присасывания. В случае, если корпус судна обладает заметной несимметрией относительно миделя, то поперечная сила присасывания Yг может быть приложена на некотором отстоянии от ЦТ, т.ч. на корпус судна будет действовать момент зарыскивания Мг определенного знака.

Дата добавления: 2015-10-28