Пружина

Пружина как морской термин относится к глобальным (вертикальным) резонансным колебаниям балки корпуса, вызванным непрерывной волновой нагрузкой. Когда глобальные колебания балки корпуса возникают в результате импульсной волновой нагрузки, например, удар волны по носу (удар носом) или корме (удар кормой), это явление обозначается термином "ударная волна". Пружинение - это явление резонанса, и оно может возникать, когда собственная частота двухузловой вертикальной вибрации судна равна частоте встречи с волной или кратна ей. ^[1]Изгиб - это временное явление, возникающее при возникновении одних и тех же колебаний балки корпуса из-за чрезмерной импульсной нагрузки в носовой или кормовой части судна. Двухузловая собственная частота является самой низкой и, следовательно, наиболее доминирующей резонансной модой, приводящей к вариациям напряжения на балке корпуса, хотя теоретически также будут возбуждаться более высокие моды колебаний.

Вибрации, вызванные пружинением, могут уже присутствовать при слабом или умеренном состоянии моря, когда возникают резонансные условия между длинами волн, присутствующими в спектре волн, и естественными модами балки корпуса, в то время как хлестание обычно требует волнения на море до того, как локальный ударный удар будет иметь достаточно энергии для возбуждают глобальные структурные колебательные моды.

Гидродинамическая теория о пружинении еще не до конца поняло , из - за сложное описание поверхностных волн и взаимодействия структуры. Однако хорошо известно, что более крупные суда с более длительными периодами резонанса более восприимчивы к этому типу вибрации. Суда этого типа включают в себя очень крупные танкеры и балкеры, а также, возможно, контейнеровозы. Первый опыт с этим явлением был связан с усталостным растрескиванием на 700-футовых балкерах Great Lakes в 1950-х годах. Позже навалочные суда на высоте 1000 футов Great Lakes столкнулись с теми же проблемами даже после повышения характеристик прочности. Сухогрузы Great Lakeобычно представляют собой довольно тупые и тонкие корабли (отношение длины к ширине 10), плывущие на мелкой осадке, что приводит к длительным естественным периодам около 2 секунд. ^[2] Этот режим может быть возбужден короткими волнами в спектре волн. Довольно полный обзор полномасштабного опыта и соответствующую литературу по пружинению можно найти в ссылках ^[1] и. ^[3]

Контейнеровозы более тонкие, имеют более высокую скорость обслуживания и имеют более выраженные носовые сигнальные ракеты. Известно также, что контейнеровозы испытывают значительные колебательные (переходные) колебания от носовых ударов. Тупые корабли также могут испытывать хлестание, особенно при ударах о плоское дно в носовой части. Однако на таких кораблях нижняя часть носа редко выходит из воды. Вибрация от ударов плетью также может увеличить чрезмерную загрузку судов, что может привести к расколу судов надвое во время сильного шторма.

В крайних случаях пружинение может вызвать серьезное усталостное растрескивание критических деталей конструкции, особенно в море с умеренным и сильным напором с небольшими периодами пика. Вибрация обычно легче возбуждается волнами в балластном состоянии, чем в состоянии груза. Обратное также может быть верным, поскольку некоторые суда испытывают больше встречного ветра и волн в условиях балласта, в то время как другие суда могут испытывать больше встречного ветра и волн в состоянии груза, таким образом, общая вибрация меньше.

У океанских судов не было этой проблемы до недавнего времени, когда сталь с высоким пределом прочности на растяжение стала обычным материалом для всего корабля, чтобы снизить начальные затраты. Это делает суда менее жесткими, а номинальный уровень напряжений выше.

Сегодняшние технические характеристики судов не учитывают упругость, которая может быть доминирующим фактором усталости для некоторых судов.

Ссылки [ править ]