Введение
В области проектирования судов и других плавучих конструкций, оператор амплитуды отклика (RAO) - это инженерная статистика или набор такой статистики, которая используется для определения вероятного поведения судна при работе в море. Операторы амплитуды отклика, известные под аббревиатурой RAO, обычно получают из моделей предлагаемых конструкций судов, испытанных в модельном бассейне, или из специальных компьютерных программ CFD, часто и то, и другое. ОРД обычно рассчитываются для всех движений судна и для всех направлений волн.
Использование
RAO - это функции передачи, используемые для определения влияния морского состояния на движение судна по воде, и поэтому, например, требуется ли (в случае грузовых судов) добавление груза на судно, чтобы принять меры для улучшения стабильности и предотвращения перемещения груза внутри судна. Создание обширных RAO на этапе проектирования позволяет судостроителям определять изменения в конструкции, которые могут потребоваться по соображениям безопасности (например, чтобы сделать конструкцию прочной и устойчивой к опрокидыванию или затоплению в очень неблагоприятных морских условиях) или для улучшения производительности (например, для повышения максимальной скорости, расхода топлива, стабильности в бурном море). RAO рассчитываются в тандеме с генерацией гидродинамической базы данных, которая представляет собой модель воздействия давления воды на корпус судна при самых разных условиях потока. Вместе RAO и гидродинамическая база данных обеспечивают (в той мере, в какой это возможно в рамках моделирования и инженерных ограничений) определенные гарантии о поведении предлагаемой конструкции судна. Они также позволяют конструктору измерить судно или конструкцию, чтобы она выдержала самые экстремальные морские условия, которым она, вероятно, будет подвергаться (на основе статистики состояния моря). Кроме того, RAO являются операторами амплитуды, которые позволяют определять амплитуду движения на основе единичной волны. Они накладываются друг на друга, таким образом, эффективны для вероятностных решений, основанных на состоянии моря.
РАО в судостроении
Различные моделирование и критерии проектирования будут влиять на характер "идеальных" кривых RAO (как показано графически), которые ищут для конкретного судна: например, океанский круизный лайнер будет иметь значительный акцент на минимизации ускорения для обеспечения комфорта пассажиров, в то время как проблемы стабильности для военного корабля будут сосредоточены на том, чтобы сделать корабль эффективной платформой оружия. Определение сил на корабле, когда он не может двигаться и подвергается регулярным волнам. Силы, действующие на тело, следующие: Сила Фруде-Крылова, которая представляет собой давление в нетронутых волнах, интегрированных на смоченной поверхности плавучего судна. Дифракционные силы, которые являются давлениями, возникающими из-за нарушений в воде из-за присутствия тела. Определение сил на корабле, когда он вынужден колебаться в условиях неподвижной воды. Силы делятся на: Прибавленные массовые силы, вызванные необходимостью ускорять воду вместе с судном. Глушительные (гидродинамические) силы, вызванные колебаниями, создают исходящие волны, которые переносят энергию от корабля. Восстановление сил, вызванных нарушением равновесия плавучести/веса и момента. В вышеприведенном понятии "корабль" следует трактовать в широком смысле, включая и другие виды плавучих конструкций. Очевидной проблемой вышеуказанного метода является пренебрежение вязкими силами, которые в значительной степени способствуют таким способам движения, как прилив и катушка. На компьютере вышеуказанный алгоритм был впервые введен с использованием теории полос и метода граничных элементов. Сегодня оба метода все еще используются, если необходимость в быстрых расчетах перевешивает необходимость в точных результатах, и конструктор корабля знает ограничения теории полос. Более продвинутые программы, используемые сегодня, используют метод граничных элементов через различные приложения (такие как WAMIT, SESAM WADAM, MOSES, NeMOH и ANSYS AQWA), некоторые из которых также могут включать в себя эффекты вязкости. Понимание сил, управляющих морским поведением судна, полученное из вышеизложенного, конечно, все еще действует в пределах рассматриваемых пределов свободной линейности поверхности.
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.