doi: 10.52899/24141437_2026_03_299
УДК: 531.391.1:532.5.011

Определение нелинейных сил второго порядка, обусловленных суммой и разностью частот, возникающих при качке судов на нерегулярном волнении

Семенова В. Ю., Чжан С. .
Язык статьи: русский
Ссылка для цитирования: Семёнова В.Ю., Чжан С. Определение нелинейных сил второго порядка, обусловленных суммой и разностью частот, возникающих при качке ­ судов на нерегулярном волнении // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2026. Т. 5, № 3. С. 299–310. DOI: 10.52899/24141437_2026_03_299 EDN: ZMGSLM

Аннотация

Актуальность. Важность расчёта нелинейных сил высоких порядков подтверждена многочисленными теоретическими и экспериментальными исследованиями. Особое значение имеют нелинейные силы, обусловленные суммой и разностью частот, которые могут вызывать длиннопериодные колебания судов и средств океанотехники и приводить к усталостным напряжениям. В связи с этим определение данных сил в условиях естественного нерегулярного волнения является актуальной задачей.  Цель. Разработка методики расчёта нелинейных сил, обусловленных суммой и разностью частот в условиях нерегулярного волнения.  Методы. Для расчётов нелинейных сил использовали метод интегральных уравнений и спектральный метод. Для проведения вычислений в условиях нерегулярного волнения были рассмотрены различные спектральные модели волнового воздействия.  Результаты. Разработана методика расчёта нелинейных сил, обусловленных суммой и разностью частот в условиях нерегулярного волнения. Выполнена её валидация. Проведены расчёты нелинейных сил, вызванных суммой и разностью частот при воздействии нерегулярного волнения на разнообразные типы судов. Выполнен анализ полученных результатов для различных типов судов и различных сочетаний частот.  Заключение. В работе приведено описание методики расчёта нелинейных сил, обусловленных суммой и разностью частот на нерегулярном волнении. Показано увеличение значений нелинейных сил на нерегулярном волнении при увеличении балльности волнения. Показано, что нелинейные силы, обусловленные суммой частот в условиях нерегулярного волнения, превышают значения нелинейных сил, обусловленных разностью частот. Ключевые слова: нелинейные силы,разность частот,сумма частот,метод малого параметра,метод интегральных уравнений,нерегулярное волнение

Список литературы

1. Faltinsen O.M., Loken A.E. Drift forces and slowly varying horizontal forces on ships in waves. Symp. on Applied Mathematics. Delft; 1978.
2. Faltinsen O.M., Lorens A.E. Slow drift oscillations of a ship in irregular waves. Modeling, Identification and Control. 1980. Vol. 1, N. 4. P. 195-213.
3. Newman J.N. Second-order, slowly varying forces on vessels in irregular waves. Symp. on Dynamics of Marine Vehicles and Structures in Waves. London; 1974. P. 182-186.
4. Papanikolaou A. Potential theory second order for vertical oscillating cylinders. Schiffstechnik. 1978. Bd. 25. P. 53-80.
5. Lee C.H. Second-order wave loads on a stationary body. Abstract for the 6th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies. 1991. P. 126-130.
6. Herfjord K., Nielsen F.G. Non-linear wave forces on a fixed vertical cylinder due to the sum frequency of waves in irregular seas. Applied Ocean Research. 1986. Vol. 8, N. 1. P. 8-21. doi: 10.1016/S0141-1187(86)80026-8.
7. Zaraphonitis G.N., Papanikolaou A.D. Second-order theory and calculations of motions and loads of arbitrarily shaped 3D bodies in waves. Marine Structures. 1993. Vol. 6, N. 2-3. P. 165-185. doi: 10.1016/0951-8339(93)90018-X.
8. Lee C.M. The second-order theory for nonsinusoidal oscillations of a cylinder in a free surface. В кн.: 8th Symposium of Naval Hydrodynamics. Pasadena; 1970. P. 905-950.
9. Киав Тхура. Разработка метода расчёта нелинейных сил второго порядка, обусловленных суммой и разностью, возникающих при качке судна на волнении: автореф. дис. … канд. техн. наук. Санкт Петербург: СПбГМТУ; 2018. 22 с.
10. Семёнова В.Ю. Расчёт нелинейных сил второго порядка, обусловленных суммой и разностью частот и возникающих при дифракции нерегулярного волнения от шпангоутного контура. Морской Вестник. Специальный выпуск. 2007. № 3(6). С. 43-47.
11. Papanikolaou A. On the solution of the quasi-third order problem of two-dimensional cylinders in forced motion. Journal of the Kansai Society of Naval Architecture, Japan. 1988. N. 210. P. 121-133.