Кіріспе
Кеме конструкциясы және басқа да жүзбелі құрылымдарды жобалау саласында жауап амплитуда операторы (RAO) - бұл теңізде жұмыс істеген кезде кеменің ықтимал мінез-құлқын анықтау үшін қолданылатын инженерлік статистика немесе осындай статистика жиынтығы. RAO аббревиатурасымен белгілі, жауап амплитудалық операторлар әдетте модельдік бассейнде сыналған ұсынылған кеме жобаларының модельдерінен немесе мамандандырылған CFD компьютерлік бағдарламаларын орындаудан алынады, көбінесе екеуі де. Әдетте, RAO барлық кеме қозғалысы мен барлық толқын бағыттары үшін есептеледі.
Қолданылуы
RAO - бұл судағы кеме қозғалысына теңіз жағдайының әсерін анықтау үшін қолданылатын тиімді трансферт функциялары, сондықтан, мысалы, кемеге жүк қосу тұрақтылықты жақсарту және жүктің кеме ішінде ауысуын болдырмау үшін шаралар қабылдауды талап етеді. Жобалау кезеңінде кең көлемді RAO-ларды құру кеме жасаушыларға қауіпсіздік себептерімен (мысалы, конструкцияны берік және өте қолайсыз теңіз жағдайында батып кетуіне төзімді ету үшін) немесе өнімділікті жақсарту үшін (мысалы, ең жоғары жылдамдықты, отын тұтынуды, теңізде тұрақтылықты жақсарту) қажет болатын конструкцияны өзгертуді анықтауға мүмкіндік береді. RAO-лар гидродинамикалық деректер базасын құрумен қатар есептеледі, бұл су қысымының кеменің корпусына әсерінің моделі болып табылады. RAO және гидродинамикалық деректер базасы бірге (модельдеу және инженерлік шектеулер шеңберінде мүмкін болғанша) ұсынылған кеме дизайнының мінез-құлқы туралы белгілі бір кепілдіктерді ұсынады. Олар сондай-ақ жобалаушыға кеме немесе құрылысты өлшеуге мүмкіндік береді, сондықтан ол ең экстремалды теңіз жағдайларына төтеп береді (теңіз жағдайының статистикасына негізделген). Сонымен қатар, RAO - бұл амплитудалық операторлар, олар бірлік толқынға негізделген қозғалыс амплитудасын анықтауға мүмкіндік береді. Олар үстінен орналасады, сондықтан теңіз жағдайына негізделген ықтималдық шешімдер тиімді.
Кеме құрылысындағы РАО
Әр түрлі модельдеу және жобалау критерийлері белгілі бір кеме үшін ізделетін "идеалдық" RAO қисықтардың (графикалық түрде сызылған) сипатына әсер етеді: мысалы, мұхит круиздік кемеде жолаушылардың жайлылығын қамтамасыз ету үшін жылдамдықты барынша азайтуға айтарлықтай мән беріледі, ал әскери әскери кемеде тұрақтылық мәселесі кемені тиімді қару платформасына айналдыруға шоғырланады. Кеме қозғалысынан ұсталған және тұрақты толқындарға ұшыраған кезде кеменің күшін анықтау. Денесіне әсер ететін күштер: Фруде-Крылов күші, бұл жүзуші кеменің ылғалданған бетінде интеграцияланған бұзылмаған толқындардағы қысым. Дифракциялық күштер, бұл денелердің болуынан судағы бұзылуларға байланысты болатын қысымдар. Кемеде қозғалмайтын су жағдайында тербеліске мәжбүр болған кезде пайда болатын күштерді анықтау. Күштер мыналарға бөлінеді: Кемемен бірге судың жылдамдығын арттыруға байланысты қосылған массалық күштер. Кемеден энергияны алып шығатын шығып жатқан толқындарды пайда ететін тербелістерге байланысты демпингтік (гидродинамикалық) күштер. Судың көтергіштігі мен салмағы мен момент тепе-теңдігін теңгерімнен шығарудан туындаған күштерді қалпына келтіру. Жоғарыда айтылған "Көмектің" мағынасы кеңінен түсініліп, оның ішінде басқа да жүзбелі құрылымдар бар. Жоғарыда аталған әдістің айқын проблемасы - бұл толқын мен дөңгелек сияқты қозғалыс тәсілдеріне үлкен үлес қосатын тұтқыр күштерді елемеу. Компьютерде жоғарыда аталған алгоритм алғаш рет жолақты теория мен шекаралық элемент әдісін қолдану арқылы енгізілген. Бүгінгі таңда екі әдіс те қолданылады, егер жылдам есептеу қажеттілігі нақты нәтижелерге деген қажеттіліктен асып түсетін болса және кеме дизайнері жолақты теорияның шектеулерін біледі. Қазіргі кезде қолданылатын озық бағдарламалар әр түрлі қолданбалар арқылы Шекаралық элемент әдісін пайдаланады (мысалы, WAMIT, SESAM WADAM, MOSES, NeMOH және ANSYS AQWA). Жоғарыда айтылғандардан алынған кемелердің теңізде жүріп-тұруын басқаратын күштер туралы түсінік, әрине, еркін бетінің сызықтық шектерінде әлі де жарамды.
The Froude–Krylov force, which is the pressure in the undisturbed waves integrated over the wetted surface of the floating vessel. The Diffraction forces, which are pressures that occur due to the disturbances in the water because of a body being present. Finding the forces on the ship when it is forced to oscillate in still water conditions. The forces are divided into:
Added mass forces due to having to accelerate the water along with the ship. Damping (Hydrodynamic) forces due to the oscillations creating outgoing waves which carry energy away from the ship. Restoring forces due to bringing the buoyancy/weight and moment equilibrium out of balance. In the above, "Ship" must be interpreted widely to also include other forms of floating structures. The obvious problem in the above method is the neglection of viscous forces which contribute heavily in modes of motion like surge and roll. On a computer the above algorithm was first introduced by using strip theory and Boundary Element Method. Today both of the methods are still used if the need for fast calculations outweigh the need for precise results and the ship designer knows the limitations of strip theory. More advanced programs that are used today utilizes Boundary Element Method through different applications (such as WAMIT, SESAM WADAM, MOSES, NeMOH and ANSYS AQWA) some may also include the effects of viscosity. The insight into the forces that governs the seakeeping behavior of a ship gained from the above are of course still valid within considered limits of free surface linearity.