Системы координат. Виды качки

ЛИНЕЙНАЯ ТЕОРИЯ КАЧКИ КОРАБЛЯ

Для описания движения качающегося судна применяются обычно 3 основ-ные системы координат.

1. Абсолютно неподвижная в пространстве система координат 0⁰x⁰h⁰z⁰ (рис. 3.1), которую мы, кстати, применяли для описания регулярного волнения. Ось 0⁰x⁰ параллельна скорости бега волн , ось 0⁰h⁰ параллельна фронту волн, ось 0⁰z⁰ направлена вертикально вниз, плоскость 0⁰x⁰z⁰ - невозмущенная поверхность воды.

2. Первая подвижная система координат 0xhz. Плоскость 0xh совпадает с невозмущенной поверхностью воды. Ось 0z направлена вертикально вниз. Начало координат 0 движется вместе с кораблем поступательно с постоянной скоростью . Угол b между скоростями и называется "курсовым".

Рис. 3.1. Первая и вторая системы координат

Если качки нет, начало координат 0 находится на одной вертикали с центром тяжести (ЦТ) корабля и расположено в плоскости ватерлинии (ВЛ). Ось 0x лежит в диаметральной плоскости (ДП) и направлена в нос параллельно , ось 0h направлена на правый борт, плоскость 0xh - плоскость ВЛ.

Ввиду того, что система координат 0xhz участвует только в поступательном движении корабля и не участвует в качке, ее называют также полунеподвиж-ной.

3. Вторая подвижная система координат Gxyz жестко связана с кораблем и при качке движется вместе с ним. Начало координат – центр тяжести корабля G лежит в ДП. Ось Gx направлена в нос, ось Gy - на правый борт, ось Gz - вниз (рис. 3.2). Система координат 0xhz служит для описания колебательного движения корабля, а система координат Gxyz - для описания самого корабля.

Рис. 3.2. Вторая и третья системы координат

В соответствии с принятыми системами координат существует 6 видов качки (рис. 3.3):

1) продольно - горизонтальная качка - поступательное колебательное движение корабля вместе с ЦТ по направлению оси 0x. Характеризуется перемещением ЦТ , скоростью перемещения и ускорением . Положительное направление движения в нос;

2) поперечно - горизонтальная качка - поступательное колебательное движение корабля вместе с ЦТ по направлению оси 0h. Характеризуется соответственно перемещением ЦТ, скоростью и ускорением , , . Положительное направление движения на правый борт;

3) вертикальная качка – поступательное колебательное движение по направлению оси 0z. Характеризуется соответственно перемещением ЦТ, ско-ростью перемещения и ускорением . Положительное направление движения вниз;

4) бортовая качка – вращательное колебательное движение относительно оси Gx. Характеризуется углом крена , угловой скоростью и угловым ускорением . Положительное наклонение происходит на правый борт;

5) килевая качка – вращательное колебательное движение относительно оси Gy с углом дифферента , угловой скоростью и угловым ускорением . Положительное наклонение происходит на корму;

6) рыскание – вращательное колебательное движение относительно оси Gz с углом рыскания , угловой скоростью и угловым ускорением . Поло-жительное движение при рыскании происходит направо.

Пользуясь терминологией, известной из теоретической механики, можно

сказать что, первые три вида качки – это переносное движение корабля вместе с центром тяжести G, а последние три – относительное движение корабля относительно осей, проходящих через ЦТ.

Для кораблей, плавающих в свободном (незаякоренном, непришвартован-ном, и вообще, без каких-либо связей с другими объектами) состоянии, восстанавливающие силы существуют только для вертикальной, бортовой и килевой качки, поэтому эти виды качки называют основными. Другие виды качки называются дополнительными.

Рис. 3.3. Перемещения корабля при качке

Продольно-горизонтальная, вертикальная и килевая качка в комплексе называются продольной качкой (происходят в плоскости ДП), а поперечно-горизонтальная, бортовая и вертикальная – называются в комплексе боковой (поперечной) качкой, так как происходят в плоскости, перпендикулярной ДП.

Дата добавления: 2015-07-02