пружинящий
Подпружинивание как морской термин относится к глобальным (вертикальным) резонансным корпуса колебаниям балки , вызванным непрерывной волновой нагрузкой . Когда глобальные колебания балки корпуса возникают в результате импульсивной волновой нагрузки, например удара волны в нос (носовое ударение) или корму (кормовое ударение), явление обозначается термином биение . Раскачивание является резонансным явлением и может возникнуть, когда собственная частота двухузловой вертикальной вибрации корабля равна частоте встречи волны или кратна ей. [ 1 ] Биение — переходное явление тех же колебаний корпусной балки, возникающее вследствие чрезмерной импульсивной нагрузки в носовой или кормовой части судна. Собственная частота двух узлов является самой низкой и, следовательно, наиболее доминирующей резонансной модой, приводящей к изменениям напряжения в балке корпуса, хотя теоретически будут возбуждаться и более высокие моды вибрации.
Вибрации, вызванные пружинением, могут присутствовать уже при слабом или умеренном волнении моря , когда возникают резонансные условия между длинами волн, присутствующими в спектре волн , и естественными модами корпусной балки, в то время как биение обычно требует волнения на море, прежде чем очень локальный ударный удар наберет достаточную энергию, чтобы возбуждать глобальные формы вибрации конструкции.
Гидродинамическая теория пружинения еще не до конца понята из-за сложного описания поверхностных волн и взаимодействия структур. Однако хорошо известно, что более крупные суда с более длительными резонансными периодами более восприимчивы к этому типу вибрации. К судам этого типа относятся очень крупные нефтеперевозчики и сухогрузы , а также, возможно, контейнеровозы . Первый опыт борьбы с этим явлением был связан с усталостным растрескиванием на 700-футовых Great Lakes балкерах в 1950-х годах. Позже 1000-футовые сухогрузы Великих озер столкнулись с теми же проблемами, даже после того, как характеристики прочности увеличились. Балкеры Великого озера, как правило, представляют собой довольно тупые и тонкие суда (отношение длины к ширине 10), плавающие с небольшой осадкой, что приводит к длительным естественным периодам, составляющим около 2 секунд. [ 2 ] Эту моду можно возбудить короткими волнами волнового спектра. Достаточно полный обзор полномасштабного опыта и соответствующей литературы по пружинению можно найти в ссылках. [ 1 ] и. [ 3 ]
Контейнеровозы более стройные, имеют более высокую скорость обслуживания и более выраженные носовые арки. Также известно, что контейнеровозы испытывают значительные бичащие ( переходные ) вибрации от ударов носовой частью. Корабли с тупым корпусом также могут испытывать удары, особенно при ударах о плоское дно в носовой части. Однако на таких кораблях нижняя часть носовой части редко выходит из воды. Вибрация от ударов может также увеличить чрезмерную загрузку судов, что может привести к тому, что суда разломятся на две части во время сильного шторма.
В крайних случаях пружинение может вызвать серьезное усталостное растрескивание критически важных деталей конструкции, особенно при умеренном или сильном волнении с небольшими пиковыми периодами. Вибрация обычно легче возбуждается волнами в состоянии балласта, чем в состоянии груза. Обратное также может быть верно, поскольку некоторые суда испытывают больший встречный ветер и волны в состоянии балласта, в то время как другие суда могут испытывать больший встречный ветер и волны в состоянии груза, тем самым в целом меньшая вибрация.
Океанские корабли не сталкивались с этой проблемой до недавнего времени, когда с высокой прочностью на разрыв сталь была введена в качестве общего материала для всего корабля для снижения первоначальных затрат. Это делает корабли менее жесткими, а номинальный уровень напряжения выше.
Сегодняшние спецификации судов не учитывают рессорирование, которое может быть доминирующим фактором усталости для некоторых судов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Ван Гюнстерен, ФФ (1978). «Весна корабельных волн» . Докторская диссертация Делфтского технологического университета, издательство Делфтского университета .
- ^ Льюис, Эдвард В.; Зубали, Роберт Б. (1975). «Динамические нагрузки, вызванные волнением и движением корабля» (PDF) . Комитет по судостроению . S2CID 31382941 .
- ^ Сторхауг, Гауте (2007). Экспериментальное исследование волновых колебаний и их влияния на усталостное нагружение судов . Факультет инженерии и технологий. ISBN 978-82-471-2937-1 .