Виталий Александрович Бондарев – кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой судовождения и безопасности мореплавания
г. Калининград
Vitaliy A. Bondarev – PhD in Engineering, Associate Professor, Head of the Department of Navigation Safety
Kaliningrad
Изумруд Рамазановна Рагулина – кандидат географических наук, доцент кафедры судовождения и безопасности мореплавания
г. Калининград
Izumrud R. Ragulina – PhD in Geographic Sciences, Associate Professor of the Department of Navigation Safety
Kaliningrad
Проблемы моделирования поведения судна вообще и в критических ситуациях на волнении, в частности, являются предметом дискуссий на международных конференциях по безопасности мореплавания уже много лет. Именно при исследовании частных случаев, подтвержденных практикой, проявляются критические ситуации бифуркационного характера, о которых проектировщики судов, особенно большого водоизмещения, даже не подозревали. По информации, полученной при испытаниях самоходных радиоуправляемых моделей на естественном волнении, проведенных в бухте Сан-Франциско, выполнено моделирование остойчивости. Представлены три характерных случая опрокидывания: полная потеря остойчивости, резонансные режимы и брочинг. Практический интерес при интерпретации поведения судна представляют особенности крена и опрокидывания при полной потере остойчивости и заданном уровне нестационарных внешних возмущений. Анализ математической модели взаимодействия позволил установить некоторые общие закономерности изменения процесса динамического наклонения и опрокидывания судна при полной потере остойчивости, а также характеристик эволюционной динамики при построении модели взаимодействия. Дана характеристика особенностей представленных экстремальных ситуаций, и приведен критериальный базис при их нормировании. Установлено, что килевая качка в условиях параметрического резонанса происходит в режиме, близком к основному резонансу. В результате допустимые углы дифферента превышены, и поэтому амплитуда килевой качки достигает существенных величин. Это позволило определить требования к безопасности судна в режиме "брочинг". Они соответствуют известным физическим закономерностям крена и опрокидывания судна, что подтверждено экспериментальными исследованиями. Анализ динамики судна в режиме "брочинг" выявил катастрофическую ситуацию, возникающую в случае выхода судна из режима "захвата" и попадания его в "потенциальную яму", в состояние полной потери остойчивости.
The issues of modeling vessel behavior in general and in particular, in critical situations in waves, have been the subject of discussions at international conferences on the safety of navigation for many years. It is in the study of particular cases, confirmed by practice, that critical situations of a bifurcation nature appear (which the designers of ships, especially of large displacement, do not even suspect). The paper considers modeling of stability in waves on the data of tests of self-propelled radiocontrolled models in natural waves, carried out in the San Francisco Bay. Three typical rollover cases have been identified: complete loss of stability, resonance modes, and broaching. Of practical interest in interpreting the behavior of a vessel are the features of roll and overturning with a complete loss of stability and a given level of unsteady external disturbances. The analysis of the mathematical model of interaction has made it possible to establish some general patterns of change in the process of dynamic inclination and capsizing of the vessel with a complete loss of stability, as well as the characteristics of evolutionary dynamics when building a model of interaction. Characteristics of the features of the presented extreme situations are given together with the criterial basis for their normalization. It has been found that pitching under conditions of parametric resonance occurs in a mode close to the main resonance. Therefore, the pitching amplitude under intense external disturbances can also reach significant values exceeding the permissible trim angles. As a result of the analysis, the requirements for the safety of the vessel in the "broaching" mode have been formulated. These requirements are determined by the physical laws of the ship's roll and capsizing, established on the basis of experimental studies. The analysis of the dynamics of the vessel in the "broaching" mode revealed a catastrophic situation arising in the case of a ship leaving the "capture" mode and falling into a "potential hole", into a state of complete loss of stability.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.