ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ КОНТУРА МОРСКОГО СУДНА К ОПРОКИДЫВАНИЮ УЕДИНЕННОЙ ВОЛНОЙ
Аннотация
В статье выполнено численное моделирование устойчивости на мелком море контуров морских судов водоизмещением от 300 до 3000 т к опрокидыванию обрушивающейся уединенной волной. На основе аппроксимации 2-го порядка решения уравнения Кортевега-де Фриза выполнена генерация уединенной волны в расчетной области. Показано, что в модели с горизонтальным дном обрушения уединенной волны не происходит. При встрече с такой уединенной волной контур не опрокидывается. В численной модели предусмотрен уклон дна в 3,8°. В процессе моделирования использовались уединенные волны с высотой 6112 м, 18 м и 24 м, при этом глубины моря в начале уклона дна составили 20 м, 30 м и 40 м соответственно. Установлено, что уединенные волны высотой 12 м и 24 м могут опрокинуть контуры судов водоизмещением до 1000 т и 3000 т соответственно. При этом опрокидывание контура может произойти на левый или правый борт, если контур окажется в начале или в конце зоны обрушения уединенной волны. Получены диаграммы зависимостей угла крена контуров от времени. Параметрами диаграмм являются водоизмещение судна, глубина моря, высота уединенной волны, взаимное положение контура и уединенной волныв момент её обрушения. Совпадение положения контура с серединой зоны обрушения уединенной волны приводит к подавлению дальнейшего развития процесса обрушения и исключает опрокидывание контура водоизмещением 3000 т. Для предупреждения опрокидывания судов уединенными волнами судоводителям следует избегать плавания или стоянки судов на открытых акваториях шельфа с глубиной менее 40 м.
Ключевые слова
уединенная волна, вычислительная гидродинамика, контур судна, опрокидывание контура судна, угол крена, уклон дна, обрушение волны
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Пелиновский Е. Н. «Фрики» - морские волны-убийцы / Е. Н. Пелиновский, А. В. Слюняев // Природа. - 2007. - № 3. - С. 14-23.
Rosenthal W. Rogue Waves: Results of the Max Wave Project / W. Rosenthal, S. Lehner // Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. - 2008. - Vol. 130. - Is. 2. - Pp. 021006. DOI:10.1115/1.2918126.
Ruban V. Rogue waves - towards a unifying concept: Discussions and debates / V. Ruban, Y. Kodama, M. Ruderman, etc. // The European physical journal special topics. - 2010. - Vol. 185. - Is. 1. - Pp. 5-15. DOI:10.1140/epjst/e2010-01234-y.
Шелковников Н. К. Солитонная версия формирования волн-убийц в океане / Н. К. Шелковников // Морской гидрофизический журнал. - 2012. - № 5. - С. 34-41.
Didenkulova I. Freak waves of different types in the coastal zone of the Baltic Sea / I. Didenkulova, C. Anderson // Natural Hazards and Earth System Sciences. - 2010. - Vol. 10. - Is. 9. - Pp. 2021-2029. DOI: 10.5194/nhess-10-2021-2010.
Зейтунян Р. Х. Нелинейные длинные волны на поверхности воды и солитоны / Р. Х. Зейтунян // Успехи физических наук. - 1995. - Т. 165. - № 12. - С. 1403-1456. DOI: 10.3367/UFNr.0165.199512f.1403.
Malek-Mohammadi S. New Methodology for Laboratory Generation of Solitary Waves / S. Malek-Mohammadi, F. Y. Testik // Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering. - 2010. - Vol. 136. - Is. 5. - Pp. 286-294. DOI: 10.1061/(ASCE)WW.1943-5460.0000046.
Monaghan J. J. Scott Russell’s wave generator / J. J. Monaghan, A. Kos // Physics of Fluids. - 2000. - Vol. 12. - Is. 3. - Pp. 622-630. DOI: 10.1063/1.870269.
Афанасьев К. Е. Численное моделирование движения уединенной волны над подводным препятствием / К. Е. Афанасьев, Е. Н. Березин // Вычислительные технологии. - 2005. - Т. 10. - № 2. - С. 15-26.
Cao H. RANS-VOF solver for solitary wave run-up on a circular cylinder / H. Cao, D. Wan // China Ocean Engineering. - 2015. - Vol. 29. - Is. 2. - Pp. 183-196. DOI: 10.1007/s13344-015-0014-2.
Диденкулова И. И. Накат длинных уединенных волн различной полярности на плоский откос / И. И. Диденкулова, Е. Н. Пелиновский, О. И. Диденкулов // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. - 2014. - № 5. - С. 604. DOI: 10.7868/S0002351514050034.
Родин А. А. Взаимодействие уединенных волн большой амплитуды в мелководном бассейне / А. А. Родин, И. И. Диденкулова, Е. Н. Пелиновский // Фундаментальные исследования. - 2012. - № 11-3. - C. 710-714.
Дорожко В. М. Опрокидывание контура морского судна «волной-убийцей» / В. М. Дорожко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2015. - № 2 (30). - C. 31-41.
Huang C. J. Overturning of a solitary wave on a continental shelf / C. J. Huang, C. Y. Lin // The Eighteenth International Offshore and Polar Engineering Conference. - International Society of Offshore and Polar Engineers, 2008. - 6 p.
Правила классификации и постройки морских судов. - СПб.: Российский морской регистр судоходства, 2015. - Т. 1. - 466 с.
Staroszczyk R. Simulation of Solitary Wave Mechanics by a Corrected Smoothed Particle Hydrodynamics Method / R. Staroszczyk // Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics. - 2011. - Vol. 58. - No. 1-4. - Pp. 23-45.
Grilli S. T. Breaking criterion and characteristics for solitary waves on slopes / S. T. Grilli, I. A. Svendsen, Subramanya // Journal of waterway, port, coastal and ocean engineering. - 1997. - Vol. 123. - Is. 3. - Pp. 102-112. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-950X(1997)123:3(102).
Об авторах
Китаев Максим Владимирович - кандидат технических наук, доцент
Дальневосточный федеральный университетДорожко Вениамин Мефодьевич - кандидат физико-математических наук
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН
