Υδροδυναμική συμπεριφορά πλοίου σε θαλάσσιους κυματισμούς

Τίτλος: Υδροδυναμική συμπεριφορά πλοίου σε θαλάσσιους κυματισμούς
Κωδικός μαθήματος: ΜΠ8
Συντονιστές: Κωνσταντίνος Πολίτης, Καθηγητής
Θεόδωρος Γεροστάθης, Αναπληρωτής Καθηγητής
Κατηγορία μαθήματος: Υποχρεωτικό
ECTS: 6

Σκοπός

 

Σκοπός του μαθήματος είναι η κατανόηση των εννοιών και εργαλείων που απαιτούνται προκειμένου οι σπουδαστές να μπορούν να εκτιμήσουν τη δυναμική συμπεριφορά πλοίων σε κυματισμούς αλλά και των πρακτικών εφαρμογών στη σχεδίαση και λειτουργία των πλοίων. Παράλληλα οι σπουδαστές θα εξοικειωθούν με την πιθανοθεωρητική (στοχαστική) περιγραφή των ανεμογενών θαλάσσιων κυματισμών και των εφαρμογών της σε θέματα σχεδίασης πλοίου.

 

Περιγραφή

 

Γραμμική θεωρία επιφανειακών κυματισμών. Απλοί αρμονικοί κυματισμοί. Εξίσωση διασποράς. Ενέργεια κυματισμών. Στοχαστικός χαρακτήρας των ανεμογενών θαλάσσιων κυματισμών. Φάσματα, φασματικές ροπές, φασματικές κυματικές παράμετροι.

Δυναμική επιπλεόντων σωμάτων. Συστήματα συντεταγμένων. Εξισώσεις κίνησης – Γραμμικοποίηση. Μητρωϊκή μορφή δυναμικών εξισώσεων κίνησης πλοίου.

Αλληλεπίδραση ταλαντευόμενων επιπλεόντων στερεών σωμάτων και κυματισμών ελεύθερης επιφάνειας. Προβλήματα περίθλασης και ακτινοβολίας. Υδροδυναμικές φορτίσεις. Πρόσθετες μάζες και αποσβέσεις. Γραμμικοποιημένες εξισώσεις κίνησης στο πεδίο συχνοτήτων. Συντελεστές απόκρισης. Το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης πλοίου με μπροστινή ταχύτητα και αρμονικών κυματισμών.

Δυναμικές αποκρίσεις πλοίου σε ανεμογενείς θαλάσσιους κυματισμούς. Το πρόβλημα εισόδου-εξόδου στη στοχαστική περίπτωση. Φάσματα και στατιστικά μεγέθη των αποκρίσεων του πλοίου. Ξενέρισμα έλικας, διαβροχή καταστρώματος, σφυρόκρουση.

Πηδαλιουχία πλοίου. Εξισώσεις κίνησης. Υδροδυναμικές παράγωγοι γάστρας και πηδαλίου. Εξισώσεις κίνησης στο οριζόντιο επίπεδο. Ευστάθεια οριζόντιας κίνησης. Εξίσωση Nomoto. Πηδαλιουχία πλοίου σε ήρεμη θάλασσα.

 

Βιβλιογραφία

 

  1. Γ. Αθανασούλης, Θ. Λουκάκης, «Υδροδυναμική και δυναμική θαλασσίων συστημάτων. Μέρος Α: Δυναμική και υδροδυναμική επιπλεόντων σωμάτων, Ευστάθεια και πηδαλιουχία πλοίου, Δυναμική συμπεριφορά σε θαλάσσιους κυματισμούς», Εκδόσεις ΕΜΠ, Αθήνα, 1997.
  2. N. Newman, “Marine Hydrodynamics”, The MIT Press, 1977.
  3. J. Rawson, E.C. Tupper, “Basic ship theory”, Butterwort-Heinemann, 2001.
  4. E.V. Lewis, (Ed.), “Principles of Naval Architecture, Vol. III: Motions in waves and controllability”, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, 1989.