Αριθμητική μελέτη του φαινομένου surf-riding σε ακολουθούντες κυματισμούς ανώτερης τάξης

Abstract

Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης επιχειρείται η διερεύνηση των δυναμικών αποκρίσεων ενός πλοίου κατά το διάμηκες υπό την επίδραση απότομων (steep) και μεγάλου μήκους ακολουθούντων κυματισμών. H περιγραφή της ασύζευκτης κίνησης surge πραγματοποιείται πάνω στη βάση ενός σχετικά απλού μαθηματικού μοντέλου, ενώ για την περιγραφή του κυματικού πεδίου αξιοποιούνται οι θεωρίες Stokes δεύτερης, τρίτης και πέμπτης τάξης. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στον καθορισμό των περιοχών του παραμετρικού χώρου του συστήματος στις οποίες η απόκριση του πλοίου εμφανίζει διαφορετικά ποιοτικά χαρακτηριστικά ‒ αποκλειστικά περιοδική, αποκλειστικά στάσιμη (surf-riding) ή συνύπαρξη της περιοδικής και της στάσιμης απόκρισης. Η μελέτη έχει ως αντικειμενικό σκοπό τη σύγκριση των αποτελεσμάτων για τις περιπτώσεις των αρμονικών κυματισμών και των κυματισμών Stokes σε μια προσπάθεια εκτίμησης της επίδρασης που επιφέρει η χρήση διαφορετικών κυματικών θεωριών στον τρόπο με τον οποίο διευθετούνται τα όρια της ευστάθειας του συστήματος.

The response of a ship in the longitudinal direction under the effect of steep waves is investigated. A simple mathematical model is considered for the description of the uncoupled surge motion in a following seas scenario. A new aspect is introduced as Stokes’ second, third and fifth order theories, through Fenton’s formulation, are considered for the description of the wave field. Focus is given on the determination of the regions in parameters space where the system exhibits qualitatively different types of response: namely, solely periodic; periodic coexisting with stationary (surf-riding); and solely stationary behavior. The results obtained are compared in an effort to weight up the alteration that is imposed on the stability boundaries of the system by the use of different wave theories.