Визначення характеристик дифрагованого хвилювання кінцевої амплітуди навколо судна на значному мілководді

Автор(и)

  • Nina Efremova Одеський національний морський університет вул. Мечникова, 34, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0002-3405-3886
  • Alexander Nilva Морське інженерне бюро вул. Тіниста, 15, м. Одеса, Україна, 65009, Україна https://orcid.org/0000-0002-6519-1384
  • Nataliya Kotovskaya Одеський національний морський університет вул. Мечникова, 34, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0003-2865-9432
  • Marina Dryha Одеський національний морський університет вул. Мечникова, 34, м. Одеса, Україна, 65029, Україна https://orcid.org/0000-0003-3372-2467

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.173909

Ключові слова:

дифракція нелінійних хвиль на судні, метод зрощуваних асимптотичних розвинень, значне мілководдя

Анотація

Судна на мілководній рейдовій стоянці є під впливом складної системи хвиль. Ця система – результат дифракції на судні хвилювання, що набігає з моря. При переході на мілководдя тривимірні хвилі стають двовимірними. Довжини хвиль зменшуються, періоди зберігаються. Гребені хвиль стають вище й загострюються. Навколо судна на рейдовій стоянці виникає зона трансформації, де хвилювання знову стає тривимірним. Визначення характеристик трансформованого судном хвилювання важливо для проведення робіт з ліквідації аварійних розливів нафти. Буксири, нафтосміттєзбірачи, бонопостановники повинні працювати в будь-якій точці навколо аварійного судна, зокрема з боку набігання. Тому розміри зони трансформації хвилювання й висоти хвиль у цій зоні визначають безпеку експлуатації допоміжних суден. Існуюче рішення лінійної дифракційної задачі повинне бути перероблене для використання нелінійної теорії хвиль.

Наведене рівняння хвильового профілю в заданих точках спостереження навколо нерухомого подовженого судна на значному мілководді. Рівняння отримане з виразу для потенціалу швидкостей дифрагованого хвильового руху, викликаного набіганням косих регулярних хвиль кінцевої амплітуди. Характеристики хвиль, що набігають, визначені по теорії Стокса п'ятого порядку. Нелінійну задачу перетворено до комбінації п'яти лінійних. Рішення виконано методом зрощуваних асимптотичних розвинень (ЗАР).

По отриманих формулах виконані розрахунки хвильових профілів у заданих точках навколо судна в задані моменти часу. Варіюються глибина акваторії, крутість хвиль, курсовий кут хвилювання. Наведені приклади профілів нелінійних і лінійних хвиль у площині перетину судна. Показані подібність і відмінності лінійних і нелінійних хвиль навколо судна на мілководній рейдовій стоянці

Біографії авторів

Nina Efremova, Одеський національний морський університет вул. Мечникова, 34, м. Одеса, Україна, 65029

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра теорії і проектування корабля імені проф. Ю. Л. Воробйова

Alexander Nilva, Морське інженерне бюро вул. Тіниста, 15, м. Одеса, Україна, 65009

Кандидат технічних наук, провідний науковий співпрацівник

Відділ морехідних якостей

Nataliya Kotovskaya, Одеський національний морський університет вул. Мечникова, 34, м. Одеса, Україна, 65029

Старший викладач

Кафедра теорії і проектування корабля імені проф. Ю. Л. Воробйова

Marina Dryha, Одеський національний морський університет вул. Мечникова, 34, м. Одеса, Україна, 65029

Старший викладач

Кафедра теорії і проектування корабля імені проф. Ю. Л. Воробйова

Посилання

  1. Lopatuhin, L. I. (2012). Vetrovoe volnenie. Sankt-Peterburg: VVM, 165.
  2. Manual on oil pollution - Section IV: Combating oil spills (2005). International Maritime Organization, 212.
  3. Efremova, N., Nilva, A., Kotovskaya, N., Dryha, M. (2017). Determining the characteristics of diffracted waves of small amplitude around a vessel in shallow water. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (5 (86)), 59–67. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.99312
  4. Isobe, M. (2013). Evolution of basic equations for nearshore wave field. Proceedings of the Japan Academy, Series B, 89(1), 34–50. doi: https://doi.org/10.2183/pjab.89.34
  5. Hayatdavoodi, M., Neill, D. R., Ertekin, R. C. (2018). Diffraction of cnoidal waves by vertical cylinders in shallow water. Theoretical and Computational Fluid Dynamics, 32 (5), 561–591. doi: https://doi.org/10.1007/s00162-018-0466-0
  6. Zhu, S.-P., Mitchell, L. (2009). Diffraction of ocean waves around a hollow cylindrical shell structure. Wave Motion, 46 (1), 78–88. doi: https://doi.org/10.1016/j.wavemoti.2008.09.001
  7. Zhu, S.-P., Mitchell, L. (2010). Combined diffraction and radiation of ocean waves around an OWC device. Journal of Applied Mathematics and Computing, 36 (1-2), 401–416. doi: https://doi.org/10.1007/s12190-010-0410-y
  8. Zhong, Z., Wang, K. H. (2009). Modeling fully nonlinear shallow-water waves and their interactions with cylindrical structures. Computers & Fluids, 38 (5), 1018–1025. doi: https://doi.org/10.1016/j.compfluid.2008.01.032
  9. Wang, C. Z., Mitra, S., Khoo, B. C. (2011). Second-order wave radiation by multiple cylinders in time domain through the finite element method. Ocean Systems Engineering, 1 (4), 317–336. doi: https://doi.org/10.12989/ose.2011.1.4.317
  10. Goren, O., Calisal, S. M. (2011). Second-order wave diffraction by horizontal rectangular barriers. Canadian Journal of Civil Engineering, 38 (5), 546–555. doi: https://doi.org/10.1139/l11-027
  11. Bai, W., Teng, B. (2013). Simulation of second-order wave interaction with fixed and floating structures in time domain. Ocean Engineering, 74, 168–177. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2013.07.014
  12. Bonet Chaple, R. P. (2013). Refraction and diffraction of water waves using finite elements with a DNL boundary condition. Ocean Engineering, 63, 77–89. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2012.10.006
  13. Aggarwal, A., Chella, M. A., Kamath, A., Bihs, H., Arntsen, Ø. A. (2016). Irregular Wave Forces on a Large Vertical Circular Cylinder. Energy Procedia, 94, 504–516. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.09.223
  14. Song, J., So, S.-H., Lim, H.-C. (2016). Dynamic characteristics between waves and a floating cylindrical body connected to a tension-leg mooring cable placed in a simulated offshore environment. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 8 (4), 375–385. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijnaoe.2016.05.003
  15. Sulisz, W. (2013). Reflection and transmission of nonlinear water waves at a semi-submerged dock. Archives of Mechanics, 65 (3), 237–260.
  16. Newman, J. N. (2005). Second-Order Diffraction in Short Waves. Journal of Ship Research, 49 (4), 263–273.
  17. Boroday, I. K. (Ed.) (2013). Morekhodnost' sudov i sredstv okeanotekhniki. Metody otsenki. Sankt-Peterburg, 256.
  18. Kostrov, I. S. (2009). Gidrodinamika prodol'noy kachki sudna, dvizhuschegosya na znachitel'nom melkovod'e. Visnyk Odeskoho natsionalnoho morskoho universytetu, 27, 49–59.
  19. Semenova, V. Y., Than Htun Aong (2011). On the influence of shallow water on the added masses and damping coefficients of the ship. Marine Intelligent Technologies, 1, 10–14.
  20. Semenova, V. Yu., Soe Kyaw Thu (2012). The determination of the second order nonlinear forces acting on the cylinders, performing transverse oscillations in the calm, shallow water. Marine Intelligent Technologies, 2, 22–26.
  21. Du, S. X., Hudson, D. A., Price, W. G., Temarel, P. (2004). An improved matching method to solve the diffraction-radiation problem of a ship moving in waves. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 218 (3), 139–152. doi: https://doi.org/10.1243/1475090041737930
  22. Serdyuchenko, A. N. (1998). Dinamika morskih voln i sudna v shtorme s uchetom nelineynyh effektov. Gidromekhanika, 72, 112–134.
  23. Demidyuk, A. V., Efremova, N. V., Chernetskiy, A. V. (2015). O naznachenii harakteristik volneniya pri planirovanii eksperimentov v opytovom basseyne ONMU. Visnyk Odeskoho natsionalnoho morskoho universytetu, 3, 145–156.
  24. Kinnas, S. A. (2007). Notes on fifth-order gravity wave theory. Fundamentals of offshore structures and design of fixed offshore platforms. OTRC/UT Austin, 1–9.
  25. Efremova, N. V. (2016). Primenenie metoda sraschivaemyh asimptoticheskih razlozheniy k resheniyu zadachi o difraktsii volneniya konechnoy amplitudy na sudne v melkovodnoy akvatorii. Visnyk Odeskoho natsionalnoho morskoho universytetu, 1, 18–31.
  26. Issledovanie rezhima volneniya v 10-mil'noy pribrezhnoy zone Chernogo morya ot Dunayskoy Prorvy do porta Novorossiysk, vklyuchaya Kerchenskiy proliv (2008). Sankt-Peterburg, 172.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-07-22

Як цитувати

Efremova, N., Nilva, A., Kotovskaya, N., & Dryha, M. (2019). Визначення характеристик дифрагованого хвилювання кінцевої амплітуди навколо судна на значному мілководді. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5 (100), 39–48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.173909

Номер

Том 4 № 5 (100) (2019): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Nina Efremova, Alexander Nilva, Nataliya Kotovskaya, Marina Dryha

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.