Качка судов. Учебное пособие

Учебное пособие написано в соответствии с программой одноимённого курса в течение ряда лет читающегося автором для студентов специальности 180101.65 Кораблестроение, направление подготовки дипломированных специалистов 180000 Морская техника.
В пособии кратко изложена история развития учения о качке судов, современные представления о ветровом волнении, расчётные и экспериментальные методы изучения качки. Затронуты также подходы к нормированию качки.

Содержание
1. ВЕТРОВОЕ ВОЛНЕНИЕ
1.1 Введение. Образование ветровых волн
1.2 Гидродинамические модели волнения
1.2.1 Некоторые результаты классической гидродинамики волн
1.2.2 Статистическая (вероятностная) модель волнения
1.2.3 Спектральная модель волнения
1.3 Описание случайных процессов (на примере нерегулярного волнения)
1.3.1 Разложение в ряд Фурье
1.3.2 Спектральные (энергетические) характеристики случайных процессов
1.3.3 Случайные события, величины, процессы. Законы распределения случайных величин и их связь со спектральными характеристиками
1.4 Группы волн
1.5 Шторма и окна погоды ветра и волнения
1.6 Развитие, распространение и затухание волн
1.7 Особенности режима волнения в различных районах океанов и морей
2. КОЛЕБАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМЫ С ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ (напоминание)
2.1 Уравнение малых колебаний линейной системы с одной степенью свободы как математическая модель умеренной качки судна
2.2 Собственные колебания
2.3 Вынужденные колебания
2.3.1 Движение системы под действием постоянной внешней силы.
2.3.2 Движение системы под действием гармонической внешней силы
2.3.3 Анализ коэффициента динамичности
3. ВВЕДЕНИЕ В КАЧКУ СУДНА
3.1 Исторический очерк
3.2 Системы координат. Виды качки. Основные понятия
3.3 Силы, действующие на судно при качке
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ, ВХОДЯЩИХ В УРАВНЕНИЯ КАЧКИ
4.1 Инерционные силы и моменты
4.1.1 Сипы инерции самого судна
4.1.2 Инерционно-демпфирующие силы жидкости. Присоединённые массы. Их связь с кинетической энергией жидкости
4.1.3 Матрица присоединённых масс
4.1.4 Использование симметрии судна для сокращения числа независимых присоединённых масс
4.1.5 Определение инерционных сил жидкости. Гипотеза плоского обтекания (плоских сечений)
4.2 Демпфирующие сипы и моменты
4.2.1 Природа демпфирующих сип
4.2.2 Линеаризация демпфирующих сил с помощью допущения о малости скоростей
4.2.3 Определение демпфирующих сил
4.3 Восстанавливающие силы и моменты
4.3.1 Природа восстанавливающих сил
4.3.2 Линеаризация восстанавливающих сил с помощью допущения о малости перемещений
4.4 Определение коэффициентов присоединённых масс и демпфирования при бортовой качке
5. КАЧКА СУДНА НА ТИХОЙ ВОДЕ
5.1 Вертикальная качка
5.2 Бортовая качка
5.3 Килевая качка
6. КАЧКА СУДНА, СТОЯЩЕГО ЛАГОМ К РЕГУЛЯРНОМУ ВОЛНЕНИЮ
6.1 Бесконечно малое судно
6.2 Упрощенные уравнения качки малого судна, стоящего лагом к регулярному волнению
6.3 Уточнение уравнений качки малого судна, стоящего лагом к регулярному волнению
6.4 Уточнённые уравнения бортовой и вертикальной качки малого судна в абсолютной системе координат
6.5 Сравнение результатов расчёта по укороченному и уточнённому уравнениям
6.6 Уточнённые уравнения бортовой и вертикальной качки малого судна в относительной системе координат
6.7 Учёт конечности размеров судна по сравнению с размерами волны
6.8 Понятие о вычислении редукционных коэффициентов к главной части возмущающих сил (на примере вертикальной качки)
6.9 Вычисление редукционного коэффициента при качке судна лагом
7. КАЧКА СУДНА НА ПРОДОЛЬНОМ ВОЛНЕНИИ
7.1 Составление уравнений продольной качки
7.1.1 Коэффициенты сил инерции
7.1.2 Коэффициенты сил демпфирования
7.1.3 Коэффициенты восстанавливающих (квазиупругих) сил
7.1.4 Амплитуды гармоник возмущающих сил
7.2 Решение уравнений продольной качки
7.3 "Постановка" судна на волну и построение кривых заливаемости
8. КАЧКА СУДНА НА НЕРЕГУЛЯРНОМ ВОЛНЕНИИ
8.1 Понятие о процессах. Входной и выходной процессы
8.2 Реакция линейной колебательной системы на простое гармоническое возмущение. Передаточная функция системы
8.3 Реакция линейной системы на нерегулярный входной процесс, состоящий из суммы гармоник
8.4 Преобразование энергетических спектров в линейных системах
8.5 Порядок расчёта нерегулярной качки
8.6 Номограммный способ расчёта бортовой качки
9. НЕКОТОРЫЕ ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАЧИ,СВЯЗАННЫЕ С КАЧКОЙ
9.1 Воздействие качки на людей и оборудование
9.2 Влияние курса и скорости хода судна на качку
9.1 Заливаемость при качке судна лагом
10. УСПОКОИТЕЛИ КАЧКИ
10.1 Общие принципы стабилизации судна
10.2 Успокоительные цистерны
10.3 Скуловые кили
10.4 Бортовые управляемые рули
11. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КАЧКИ
11.1 Цепи экспериментального изучения качки
11.2 Модельные испытания. Критерии подобия
11.3 Статическая тарировка модели
11.4 Динамическая тарировка модели
11.5 Метод свободных колебаний
11.6 Метод вынужденных колебаний
11.7 Натурные испытания
12. ПОДХОДЫ К НОРМИРОВАНИЮ КАЧКИ
12.1 Предложения по нормированию качки рыболовных судов
12.2 Технические рекомендации по обеспечению здоровых и безопасных условий труда и обитания на промысловых судах при качке и заливаемости
12.3 Определение допустимых курсовых углов и скоростей по условиям мореходности
ЛИТЕРАТУРА
13. ПРИЛОЖЕНИЯ
13.1 Коэффициенты присоединённых масс и демпфирования Ю.Н.Пащенко-И.М.Когана
13.1.2 Коэффициенты присоединённой массы m (33)
13.1.3 Коэффициенты присоединённого момента инерции m44
13.1.4 Коэффициенты присоединённого статического момента m24
13.1.5 Коэффициенты демпфирования l22
13.1.6 Коэффициенты демпфирования I33
13.1.7 Коэффициенты демпфирования I (44)
13.1.8 Коэффициенты демпфирования l24
13.2 Коэффициенты присоединённых масс и демпфирования A.З. Салькаева
13.2.1 Коэффициенты присоединённых масс m (33)
13.2.2 Коэффициенты демпфирования l33
13.3 Редукционные коэффициенты к расчёту продольной качки
13.4 Номограмма для определения присоединённого момента инерции промысловых и буксирных судов
13.5 Номограмма для определения присоединённого момента инерции транспортных судов
13.6 Номограмма для определения присоединённого момента инерции судов с большим отношением В/Т
13.7 Номограмма для определения коэффициента демпфирования промысловых и буксирных судов
13.8 Номограмма для определения присоединённого момента инерции транспортных судов
13.9 Номограмма для определения коэффициента демпфирования судов с большим отношением В/Т
13.10 Номограмма для определения коэффициента присоединённой массы и безразмерного коэффициента демпфирования для вертикальной качки
13.11 Номограмма для определения частоты максимума спектра волнения в зависимости от высоты волны и характера волнения
13.12 Номограмма для определения относительного стандарта перемещений при бортовой качке
13.13 Номограмма для определения относительного стандарта угловых скоростей при бортовой качке
13.14 Номограмма для определения относительного стандарта угловых ускорений при бортовой качке
13.15 Мы выбираем, нас выбирают
13.16 Шкала Бофорта для визуальной оценки силы ветра и соответствующие ей баллы состояния поверхности моря, высоты, периоды и длины волн
13.17 Общая характеристика Балтийского моря
13.18 Справочные данные по режиму ветра и волнения 2-го района Балтийского моря