Численное моделирование качки судна с шахтным устройством на встречном волнении

В работе приводятся результаты оценки возможности применения современных средств вычислительной гидромеханики для определения характеристик качки судна с шахтным устройством и колебаний жидкости в шахте на встречном волнении при отсутствии скорости хода. Шахтой называется «колодец», используемый на различных типах судов, таких как, кабелеукладочных, добычных и буровых, спасательных, исследовательских, снабжения и обеспечения. Эта шахта предназначена для спуска и подъема различного оборудования, водолазов или спасательных колоколов, кабелей или райзеров, защищенных от воздействия внешнего волнения. Результаты численного моделирования в программном комплексе OpenFOAM продольной качки модели DTMB 5415 на встречном регулярном волнении при наличии и отсутствия скорости хода показали, что численное моделирование позволяет с высокой эффективностью определять амплитудно-частотные и фазово-частотные характеристики вертикальной и килевой качки судна. Проведенное экспериментальное исследование модели серии 60 без шахты и с двумя шахтами круглого сечения различного диаметра на встречном волнении при отсутствии скорости хода позволило получить амплитудно-частотные характеристики вертикальной и килевой качки, а также вертикальных колебаний жидкости в шахте, которые показали, что влияние наличия шахты на динамику судна на встречном волнении пренебрежимо мало. Эти данные также необходимы для выполнения верификации численного моделирования колебаний судна с шахтой на встречном волнении. Численное моделирование экспериментального исследования показало, что современные средства вычислительной гидромеханики позволяют с хорошей эффективностью решать задачи по определению характеристик продольной качки судна, снабженного шахтным устройством, и вертикальных колебаний жидкости в шахте на встречном волнении при отсутствии скорости хода. Численное моделирование качки судна с шахтным устройством может быть рекомендовано на начальных стадиях проектирования для определения параметров качки и вертикальных колебаний жидкости в шахте.

1. Guilhem Gaillarde and Anke Cotteleer, Water motion in moonpools empirical and theoretical approach, Maritime Research Institute Netherlands MARIN, 2001.

2. Борисов Р.В., Семенова В.Ю. Качка корабля: учеб.пособие. Под ред. д-ра техн. наук, проф. Р.В. Борисова. СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2015, 93 с.

3. https://openfoam.org/ (01.09.2018).

4. Henry Peter Piehl. Ship Roll Damping Analysis. Von der Fakultät für Ingenieurswissenschaften, Abteilung Maschinenbau und Verfahrenstechnik, der Universität Duisburg-Essen zur Erlangung des akademischen Grades eines. Doktors der Ingenieurswissenschaften Dr.-Ing. April 2016.

5. Menter, F. R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, vol. 32, No. 8, 1994, pp. 1598-1605.

6. Овчинников К.Д., Тряскин Н.В., Ткаченко И.В. Численное моделирование качки полупогружной платформы на регулярном волнении. Морские интеллектуальные технологии, № 2 (28) т.1 2015.

7. ITTC – Recommended Procedures and Guidelines. Seakeeping Experiments. 7.5-02 07-02.1. 2014.

8. Irvine, M., Longo, J. and Stern, F. Pitch and Heave Tests and Uncertainty Assessment for a Surface Combatant in Regular Head Waves, Journal Ship Research, vol. 52, No. 2, June 2008, pp. 146-163.