Заливаемость

При плавании судна на волнении уровень поверхности воды по борту ко­леблется вследствие прохождения волн и качки судна.

Если волнение регулярное, то нетрудно построить границы поверхности борта, омываемой водой. Действительно, колебания уровня поверхности z(x, t) в сечении с абсциссой х складываются из следующих составляющих:

Рисунок 7.21. - График функции F(x)

z(_X, t)=(х, t) - at) - +с_К (*> о > (⁷-⁹⁴)

где £ _B(x, t) - ордината волны в рассматриваемом сечении; C(t) - смещение от вертикальной качки; xy(t) - смещение от килевой качки; C_K(x, t) — ордината

волны, вызванной качкой.

Определяя наибольшие и наименьшие значения z и откладывая их по бор­ту, получим верхнюю и нижнюю границы омываемой поверхности.

Если верхняя граница z превысит верхнюю кромку борта, то произойдет заливание палубы, и тем в большей степени, чем больше это превышение.

Если волнение нерегулярное, то приходится оценивать вероятность того, что величина z превысит высоту надводного борта fix), т. е. обеспеченность со­бытия

z_a> f. (7.95)

Принимая, что колебания уровня z{t) являются нормальным процессом и его амплитуды подчиняются распределению Рэлея, для искомой обеспеченности получим:

™зт =p(^za> f) = e

Дисперсия D_z колебаний уровня, необходимая для определения стандар­та a_z = sjD_z, может быть найдена либо

как дисперсия суммы случайных вели­чин, определяющих z, либо через пере­даточную функцию относительных ко­лебаний O_z(co) и спектральную плот­ность волнения по общей формуле (7.73).

На встречных курсах к волне и при скорости хода, соответствующей резонансу по килевой качке, осреднен- ная передаточная функция относитель­ных колебаний уровня на носовой оконечности представлена на рис. 7.22, на ко­тором заштрихована область ее отклонений для разных, но близких по типу су­дов.

Из рисунка видно, что при длине синусоидальной волны, близкой к длине судна, амплитуда колебаний z_a может в 3 раза превышать амплитуду волны tq. С уменьшением длин волн амплитуды качки также падают и передаточная функция Ф(г) стремится к значению 1, так как колебания уровня определяются только прохождением волны. При очень длинных волнах судно следует за их поверхно­стью и колебания уровня стремятся к нулю.

По найденной обеспеченности vv_3ajI можно определить среднее число зали­ваний палубы Л^зад за данный промежуток времени t:

(7.96)

t

N - — ^1У зал^- _

где r_z — средний период относительных колебаний волнового профиля

t_z = 2ж-

Суммарное время tf, в течение которого за данный интервал t палуба будет погружена под поверхность воды, найдется из условия, что ординаты z превысят надводный борт, и выразится через функцию Лапласа

tf =tp(z> f) = t^

Отсюда найдется средняя продолжительность одного погружения палубы под воду

(7.100)

где функция F(x) определяется выражением (7.90) и рис. 7.21.

Существующие экспери­ментальные оценки степени зали-

ваемосги, основанные на натур­ных наблюдениях и модельных испытаАиях, дают главным обра­зом качественные характеристики явления. На рис. 7.23 изображены зависимости максимальных зна­чений площади заливания палубы (в процентах) при ходе танкера под различными курсовыми уг­лами q_K развитому ветровому волнению, для различных наблю­даемых высот волн.

Из рисунка видно, что наиболее неблагоприятными в отношении заливаемости яв-

ляются курсовые углы волнения в диапазоне 70-90°.