Proiect de Licență [309189]

Licență

Proiect de Licență [309189]

Byadmin ianuarie 1, 2024

Universitatea “Dunărea de Jos” din Galați

Facultatea de Arhitectură Navală

Proiect de Licență

Galați

2019

Universitatea “Dunărea de Jos” din Galați

Facultatea de Arhitectură Navală

Proiect de Licență

Tema specială

Analiza numerică a performanțelor de seakeeping ale une nave de tip PSV pe valuri regulate.

Galați

2019

Capitolul I

Obiectivele temei de licență

Analiza numerică a performanțelor de seakeeping ale une nave de tip PSV pe valuri regulate.

În vederea realizării temei de licență au fost efectuați următorii pași:

Alegerea navei

Stabilirea dimensiunilor principale

Generarea planului de forme

Pregătirea geometriei

Modelarea suprafețelor

Stabilirea condițiilor de navigație

Stabilirea metodei de estimare a performanțelor de seakeeping

Estimarea pe termen scurt a răspunsului hidrodinamic al navei pe valuri regulat

Estimarea pe termen scurt a răspunsului hidrodinamic al navei pe valuri neregulate

Capitolul II

Prezentarea sintetică a stadiului actual al temei propuse

2.1. Justificarea alegerii temei

O problemă în proiectarea navală o constituie determinarea comportării navei în mare reală (seakeeping). [4] Mișcările navei sunt foarte importante pentru a putea determina efectele dinamice asupra elementelor structurale, a elementelor asigurate la bordul navei și a echipajului, stabilind astfel limitele de operabilitate și condițiile maxime în care nava trebuie să supraviețuiască în mare reală.

[anonimizat] a vântului și a valurilor. [anonimizat], pierderea vitezei. [anonimizat]. [anonimizat]. O [anonimizat]: [anonimizat], dispozitive de amortizare amplasate pe corp ([anonimizat]).

Operatorii funcțiilor de răspuns (RAO) [anonimizat]. [anonimizat].

Cele șase grade de libertate:

mișcarea în plan longitudinal de-a lungul axei Ox sau deplasarea longitudinală(Surge);

mișcarea laterală de-a lungul axei Oy sau mișcarea de derivă (Sway);

mișcarea verticală de-a lungul axei Oz (Heave);

[anonimizat] (Roll);

[anonimizat] (Pitch);

rotația în jurul axei Oz (Yaw).

Avansul tehnologic care s-a [anonimizat]. Astfel, navele care servesc la aprovizionarea platformelor de foraj vor trebui sa facă față la condiții cât mai nefavorabile de navigație.

Conceptul de “Platform Supply Vessel” a apărut odată cu dezvoltarea domeniului offshore și a luat naștere din nevoia de provizii la bordul platformelor.

Navele PSV (Platform Supply Vessel), sunt nave care pot transporta materiale sub formă solidă ([anonimizat], ancore, lanțuri etc.), în vrac (combustibili, apă potabilă, ciment pulverizat, namol de foraj etc.), echipamente uzate sau defecte, reziduuri petroliere / sanitare și diferite substanțe chimice uzate de la mal la platformă respectiv de la platformă la mal. Deasemeni ele mai pot transporta personal specializat atunci cand este cazul. [5]

Datorită naturii mărfii transportate, navele de tip PSV au caracteristici specifice de amenajare:

– punte deschisă pentru depozitarea încărcăturii solide;

– balustrada de marfă pentru protejarea mărfii;

– tancurile de marfă sunt amplasate sub puntea principală. [5]

Navele de tip PSV pot fi dotate și pentru îndeplinirea unor funcții adiționale:

– Fi-Fi I sau II;

– Crew Boat, pe navă se vor amenaja spații pentru transportul echipajelor la platformă și bineânțeles sisteme de salvare corespunzătoare suplimentului de personal la bordul navei;

– Oil recovery, nava va fi prevazută cu tancrui de colectare produse petroliere uzate și uneori cu facilități de colectare de la suprafata apei (bariere, skimmer, etc.). [5]

2.1.1. Caracteristicile navei studiate

Dimennsiunile principale ale navei:

2.2. Stabililrea metodei de estimare a performanțelor de seakeeping

Pentru a estima performanțele de seakeeping se va folosi metoda liniară 3D, BEM(Boundary element method)-Metoda elementului de frontieră.

HydroSTAR (HS) (licență educațională UDJG) este un program de analiză 3D în domeniul de frecvență a problemelor legate de difracție/radiație pentru interacțiunea val-corp luând în considerare interacțiuni multicorp, efectele vitezei navei la înaintare și efectul dinamic al miscării fluidelor din tancuri.[6]

Analiza efectuată de HS se bazează pe:

– teoria potentială de difracție/radiație 3D;

– metoda elementului finit (FEMAP, licență academică);

– algoritmi pentru diversele mișcări și accelerații;

– soluții în domeniul de frecvență.[6]

Unitățile de măsură folosite în HS:

Structura HS:

Interfața HS:

HS mai beneficiază de o interfață, mult mai accesibilă și mai intuitivă. Aceasta a fost dezvoltată din nevoia de a facilita o accesibilitate mult mai ridicată comparativ cu interfața clasică. Interfața dezvoltată poartă numele de HydroSTAR ICE (HS ICE) și unește toate funcțiile oferite de către interfața clasică în câteva funcții de bază cu caracter general, atunci când programului îi este dată o comandă el poate citi datele de intrare și oferi răspunsuri referitoare la mai multe aspecte legate de studiul care se dorește a fi efectuat, de exemplu: atunci când se va citi mesh-ul, interfața prin aspectul ei oferă informații referitoare la mesh, vizualizarea mesh-ului analizat, consola care oferă informații legate de integritatea mesh-ului.

Din motive tehnice și faptul că interfața este încă în stadiul de dezvoltare se oferă acces direct către interfața clasică și către structura codului prin care este definită interfața (Python Shell). Acest lucru permite modificarea și crearea de funcții sau algoritmi care execută mai mulți pași prin intermediul unui buton virtual care este prezent în interfață, determinând o analiză completă în timp redus și mult mai eficientă datorită posibilității de a simula cât mai precis nevoile utilizatorului.[9]

HS ICE poate citi următoarele extensii:

2.3. Estimarea pe termen scurt a răspunsului hidrodinamic al navei pe val regulat

2.3.1. Componența unui val regulat

Componența valului regulat:

-linia suprafeței libere reprezintă nivelul neperturbat al apei;

-amplitudinea este jumătate din înălțimea valului;

-lungimea valului reprezintă distanța pe orizontală între două creste sau goluri succesive;

-înălțimea valului este distanța dintre creastă și gol de val;

-golul de val se află sub linia suprafeței libere și reprezintă cel mai de jos punct al valului;

-creasta de val se află deasupra liniei suprafeței libere și reprezintă cel mai înalt punct al valului;

-frecvența valului reprezintă numărul de valuri care trec printr-un punct dat în unitatea de timp;

-perioada valului reprezintă timpul necesar pentru parcurgerea unei oscilații.[2]

2.3.2. Descrierea metodei

Pentru studiul mișcărilor navei în valuri regulate, s-a folosit software-ul HydroSTAR, dezvoltat de societatea de clasificare Bureau Veritas (licență educațională UDJG). Programul se bazează pe teoria potențială 3D a difracției și radiației și metoda panourilor 3D pentru interacțiunea nava-val, luându-se în considerare și efectele vitezei navei. Calculul hidrodinamic s-a realizat în domeniul de frecvență.[6]

Pentru calculele hidrodinamice s-a considerat cazul navei la plină încărcare, viteză nulă, unghiul de incidență navă-val = 0…360°, cu pas de 15°, iar frecvența de val cuprinsă între 0.05 și 2 rad/s. S-au considerat două cazuri ale amortizării liniare vâscoase respectiv 5% și 8%.(Conform use manual HS v7.3)

Originea sistemului de coordonate (0, x, y, z) se află la suprafața liberă a apei, în pupa navei.

Mișcările de translație:

mișcarea în plan longitudinal de-a lungul axei (deplasarea longitudinală) Ox;

mișcarea laterală de-a lungul axei (de derivă) Oy;

mișcarea verticală de-a lungul axei (deplasarea verticală) Oz.[4]

Mișcările de rotație:

rotația în jurul axei Ox, sau mișcarea de ruliu;

rotația în jurul axei Oy, sau mișcarea de tangaj;

rotația în jurul axei Oz.[4]

Expresia unui val regulat folosită de HS:

k- numărul de val determinat de ecuația dispersiei:

unde, “H” este adâncimea apei și “g” este accelerația gravitațională.[6]

Dacă punctul de referintă al valului este luat ca fiind egal cu punctul de calcul, si , elevația valului incident este dată de:

Orice altă valoare fizică de răspuns precum deplasarea navei este scrisă sub forma:

cu amplitudinea “” si faza “ ” . Raportul dintre amplitudinea de răspuns și amplitudinea valului definește funcția RAO ( Response Amplitude Operators):

“ “ este denumită “varful de faza” reprezentând un avans comparat cu valurile. este data de ieșire a modulului HSRAO când se folosește și cuvantul cheie “PHASE”.[6]

2.4. Estimarea pe termen scurt a răspunsului hidrodinamic al navei pe val neregulat

Pentru estimarea pe termen scurt a răspunsului hidrodinamic al navei pe val neregulat s-a folosit modulul StarSpec oferit de HS. Spectrul folosit este JONSWAP (Joint North Sea Wave Project) care este bazat pe spectrul Pierson&Moskowitz.

Spectrul Pierson&Moskowitz este o relație empirică care definește distribuția de energie în funcție de frecvența din ocean. A fost dezvoltat în 1964 și este cea mai simplă descriere a distribuției de energie. Se presupune că dacă vântul acționează asupra unei zone pentru o perioadă destul de lungă, atunci valurile generate vor ajunge la un punct de echilibru cu vântul și vor forma ceea ce se numește “fully developed sea” (mare complet dezvoltată). Pierson & Moskowitz au dezvoltat spectrul pe baza măsurătorilor efectuate în nordul Atlanticului în 1964.

Formula dezvoltată de Pierson&Moskowitz:

Spenctrul JONSWAP este bazat pe spectrul Pierson&Moskowitz la care se adaugă un factor de creștere a valului ().

unde – reprezintă factorul de creștere a valului;

– reprezintă o mărime relativa a lățimii varfului valului.

De cele mai multe ori, HS folosește = 0.07 pentru < și = 0.09 pentru >.

HS utilizează o serie de convenții care vor fi folosite ca atare, precum:

Stările mării sunt descrise de către înălțimea semnificativă (Hs), perioada de varf (Tp) în “s” și direcția () în “” pentru sistemul de referință geografic (0-nord, 90-est).

Unghiul de azimuth () al navei este specificat de la nord (în sensul acelor de ceasornic)

Mișcările RAO sunt definite în HS ca în figura 2.5 unde

ap- aft peak- Picul pupa;

fp- fore peak- Picul prova.

În funcție de nava analizată și locația unde urmează să opereze, clientul va furniza diagrama de împrăștiere corespunzătoare, aici se vor regăsi datele descrise la punctele 1 și 2 respectiv Hs, Tp, , .

Capitolul III

Modelarea teoretică a problematicii temei

3.1. Planul de forme

Planul de forme este reprezentarea grafică prin secțiuni longitudinale, transversale și orizontale a suprafeței teoretice a corpului navei.

Plane de proiecții:

Planul diametral – P.D. – este planul vertical-longitudinal care împarte nava în două părți simetrice de-a lungul axei X a sistemului de coordonate;

Planul cuplului maestru – este planul vertical-transversal care trece prin secțiunea maestră și împarte corpul navei în două părți nesimetrice: partea prova, orientată în sensul de deplasare al navei și partea pupa care este orientată in sens opus;

Planul de bază – P.B.- este planul orizontal-longitudinal care trece prin punctul de chilă.[11]

Planul de forme cuprinde trei proiecții:

Longitudinalul planului de forme – este format din curbele definite de intersecția suprafeței teoretice a corpului navei cu planurile paralele cu Planul Diametral (PD). Curbele astfel obținute se numesc longitudinale și se notează de la PD spre borduri cu: I, II, III… etc.

Transversalul planului de forme – este format din curbele definite de intersecția suprafeței teoretice a corpului navei cu planuri paralele cu planul cuplului maestru. Curbele astfel obținute se numesc cuple teoretice și se notează de la pupa spre prova cu: 0, 1, 2, …, 20.

Orizontalul planului de forme – este format din curbele definite de intersecția suprafeței teoretice a corpului navei cu planurile paralele cu Planul de Bază (PB). Curbele astfel obținute se numesc linii de apă sau plutiri și se notează de la PB cu: 0, 1, 2, …, 10.[11]

Caroiajul planului de forme:

Caroiajul longitudinalului planului de forme este definit de proiecțiile plutirilor și cuplelor teoretice;

Caroiajul transversalului planului de forme este definit de proiecțiile plutirilor și longitudinalelor;

Caroiajul orizontalului planului de forme este definit de proiecțiile longitudinalelor și cuplelor teoretice;

Caroiajele celor trei proiecții definite formează împreună caroiajul planului de forme.[11]

Planul de forme pentru nava studiată a fost propus de cadrul didactic îndrumător.

3.2. Pregătirea geometriei navei

3.2.1. Scalarea planului de forme

După vizualizarea planului de forme, s-a constatat că dimensiunile măsurate nu erau în corespondență directă cu datele specifice alese în proiect, fiind astfel nevoie de o scalare a acestuia. Acest lucru a fost efectuat pentru fiecare plan de proiecție.

3.2.2. Extragerea coordonatelor necesare realizării suprafețelor

Operațiile de mai jos s-au realizat utilizand pachetul Rhinocerus 6 sub licență educațională.

Pentru a extrage coordonatele s-a folosit comanda “list” și cu ajutorul programului Microsoft Excel se formează coloane în care sunt introduse datele obținute de la Profil Prova, Profil Pupa, Flat of Side, Flat of Bottom, Cuple, Plutiri și orice altă formă prezentă care influențează formele navei (referire se face strict la carena navei), de ex: apendici, punte prova, orice tip de linie 3D care ajută la definirea cât mai exactă a formelor descrise de carena navei (Pentru linii 3D sunt necesare coordonatele din doua proiecții) etc. S-au utilizat cuplele și plutirile pentru definirea carenei navei.

Atunci când s-au extras coordonatele din Longitudinalul sau Transversalul sau Orizontalul Planului de Forme ne-am asigurat că sistemul de coordonate (OXYZ) se află în centrul proiecției cu care lucram pentru a obține coordonatele corecte (Rhino: se selectează proiecția dorită » se utilizează comanda “move” » se indică centrul proiecției care este definit de planul cuplului maestru » se introduce “0.0”/ în Rhino nu se poate muta sistemul de coordonate deci va trebui să mutăm proiecțiile în origine; AutoCAD: se folosește comanda “UCS”).

Când s-au extras coordonate din Transversalul planului de forme s-a avut în vedere faptul că reprezentarea cuplelor Pupa se face în partea stângă a acestuia, acest lucru va genera coordonatele pe X să fie negative, pentru a remedia acest lucru se va insera o coloană imediat după coloana cu semn negativ în care primul rând va avea: “=”Click pe primul rand cu coordonate negative”*-1” și se va egala mărimea acestei coloane cu cea a coloanei negative, astfel s-a efectuat schimbarea semnului.

3.2.3. Introducerea coordonatelor cu ajutorul soft-ului Aveva Marine

Pachetul Aveva Marine a fost utilizat cu licență educațională la Facultatea de Arhitectură Navală, Universitatea „Dunărea de Jos” din Galați.

Precedent introducerii coordonatelor obținute la pasul anterior s-au efectuat următoarele setări preliminare:

S-a creeat un proiect nou: File » New » „Nume proiect” » New

S-au facut setări preliminare: File » User Parameters » Click „Milimeters”

File » User Parameters » Axes-Click „AP”

După efectuarea setărilor preliminare, s-a trecut la inserarea tuturor coordonatelor extrase.

Ordinea introducerii coordonatelor:

S-a creeat profilul pupa (Stern Profile) si profilul prova (Stem profile)

După introducerea coordonatelor s-a facut click pe „Create”, urmează a se trasa curba prin punctele create și aici sunt două opțiuni:

„Prefit Centripetal”- urmează cât mai riguros traseul punctelor create și nu crează alte posibilități de deplasare a curbei (formează o linie cât mai „dreaptă”).

„Prefit”- urmează traiectoria punctelor create dar acolo unde se permite (spațiu mare între puncte) linia va fi curbată conform traiectoriei punctelor.

S-a creeat Flat of Side (FOS) și Flat of Bottom (FOB): Curve » Create » FOS/FOB.

S-au creeat cuple și plutiri: Curve » Create » Pline.

Fiecare cuplă se situează la o distanță pe X care se măsoară din longitudinalul planului de forme, se identifică numarul cuplei în transversalul planului de forme după care se măsoară distanța de la cupla 0 pană la cupla pe care dorim să o definim.

Plutirile sunt marcate în orizontalul planului de forme cu distanța corespunzătoare pe Z.

3.2.4. Prelucrarea și verificarea curbelor

Corecția curburii s-a efectuat cu ajutorul următorilor pași:

Se selectează curba care se dorește a fi modificată: Edit » Modify Curve » Click pe curba care se dorește a fi retrasată;

Se afișează punctele care alcătuiesc curba: Edit » Display Points;

Se definesc punctele între care se doreste o linie dreaptă ca fiind „Knuckle”: Click „Knuckle”(caseta de la punctul II) » Click „Point Type”;

După selectarea și definirea tuturor punctelor care sunt dorite a fi „Knuckle” se efectuează retrasarea curbei cu ajutorul comenzii „Prefit Centripetal”, dacă curbura acesteia este satisfăcătoare se accepta modificările, dacă nu se continuă cu punctul III » IV pană când curbura ajunge în punctul satisfăcător.

Creearea curbelor 3D (curbe care se regăsesc în mai multe proiecții » Orizontal+Transversal) se realizează cu o succesiune de pași după cum urmează:

Se extrag coordonatele acestora din două proiecții;

Se introduc coordonatele sub forma „Cline”: Create » selectăm „Cline”;

Se utilizează comanda: Curve » 3D Construction » Merge (în caseta generată)

Se efectuează următorii pași: Selectăm cele două proiecții » Click „Create” » Prefit Centripetal » Accept (reamintim că proiecțiile folosite trebuie să fie grupate și se recomandă folosirea planului Transversal+Orizontal// Section+Waterlines).

3.2.5. Retrasarea cuplelor în funcție de plutiri

Pentru retrasarea cuplelor în funcție de plutiri se folosește comanda „Fairing”: Curve » Fairing, această comandă facilitează o intersecție între cuple și plutiri care ajută la crearea suprafețelor mult mai fine, exacte și fară impedimente.

3.2.6. Exportarea curbelor

Pentru exportarea tutror curbelor se va folosi comanda: File » Export » Alegem „IGES” » Curves-All » Ok

3.3. Generarea suprafețelor

3.3.1. Importarea curbelor obținute din Aveva în Rhino (licență educațională UDJG)

Pentru a efectua import-ul din Aveva a tutror curbelor definite în Rhino s-a folosit comanda: File » Import » Selectăm fișierul IGES;

3.3.2. Generarea suprafețelor

Pentru generarea suprafețelor, programul Rhino pune la dispoziția utilizatorului o mulțime de metode/comenzi în vederea realizării acestui scop. Eu am folosit doar câteva dintre acestea iar cea mai des utilizată a fost „Surface from network of curves”. Această comandă a permis crearea suprafețelor în zonele curbe exact după curbura descrisă de cele patru elemente definite (două cuple și două plutiri).

3.4. Pregătirea suprafețelor pentru HydroSTAR

HydroSTAR citește și efectuează calcule doar pe suprafața imersă a carenei, din acest motiv după prelucrarea suprafețelor navei urmează să efectuăm câteva modificări pentru a putea exporta suprafața.

3.4.1. Tăierea suprafețelor la pescajul navei

S-a taiat suprafața navei la pescaj-ul acesteia, deasemeni HS are un modul de simetrie, în concluzie suprafața navei va mai fi tăiată odată cu planul diametral.

3.4.2. Poziționarea originii

HydroSTAR consideră că originea sistemului de axe este egal cu pescajul, astfel pentru a putea analiza structura definită, originea acesteia trebuie să se afle la suprafața liberă a apei, în pupa navei.

3.4.3. Exportarea suprafețelor sub forma IGES din Rhino

Pentru acest pas, se exportă toată suprafața cu originea definită la punctul anterior sub forma IGES.

3.4.4. Importarea suprafețelor în FEMAP

Pentru a putea efectua importul suprafetelor din Rhino în FEMAP trebuie să ne asiguram că unitățile de măsură în FEMAP sunt setate în metri (m). Acest lucru se face astfel: File » Preferences » Geometry/Model » Meters.

3.4.5. Generarea mesh-ului

Pentru generarea mesh-ului în FEMAP se vor efectua mai mulți pași după cum urmează:

3.4.5.1. Generarea rețelei pentru mesh

Se va genera rețeaua pentru mesh cu următoarea comandă: Mesh » Mesh control » Size on surface. HydroSTAR efectuează calcule cât mai exacte si apropiate de realitate atunci când dimensiunea unui element ce formează mesh-ul navei este între 0.8-2m. Se recomandă adoptarea dimensiunii elementelor între 1m și 1,5m (conform UserManual HydroSTAR 7.3). Pentru cazul studiat dimensiunea unui element a fost aleasă 1m.

3.4.5.2. Generarea panourilor pentru mesh

Pentru generarea panourilor mesh-ului a fost folosită comanda: Mesh » Geometry » Surface.

3.4.5.3. Remodelarea mesh-ului în zonele prova, pupa și în zona chilei

După generarea mesh-ului, s-a efectuat o analiză vizuală și au fost detectate probleme în zona Prova, Pupa și în zona chilei, problemele identificate constau din necorelarea nodurilor și a panourilor acolo unde a fost adoptată o altă metodă de creare a suprafețelor. Astfel în zonele menționate mai sus a fost remodelat mesh-ul pentru a crea continuitatea necesară.

3.4.5.4. Verificarea mesh-ului

Verificarea mesh-ului a fost facută pentru a descoperi eventuale discontinuități în mesh (Free Edges). S-a efectuat cu comanda: View » Select » Free Edge.

3.4.6. Exportarea mesh-ului generat din FEMAP

Mesh-ul a fost exportat din programul FEMAP cu ajutorul unei subrutine de programare, dezvoltată în funcția de programare API folosită de HydroSTAR. Subrutina preia din program coordonatele nodurilor și numerotează fiecare panou care este definit de cele patru noduri din care este format și le transpune în fișierul de intrare HydroSTAR (.hst).

3.5. Pregătirea fișierelor de intrare

Programul HydroSTAR este format din mai multe module de citire și de calcul. Modulele folosite la elaborarea temei de licență au fost:

HSLEC – are rolul de a citi modelul 3D;

HSRDF – modulul de calcul al radiației și difracției;

HSMCN – modulul de calcul al matricei mișcărilor navei;

HSRAO – generează fișierele de ieșire RAO;

HSPEC – pe baza RAO si a spectrului de val utilizat, calculează spectrul de răspuns al navei pe val neregulat.

3.5.1. Crearea modulului “.rdf”

Modulul HSRDF analizează problema difracției și radiației și are ca date de intrare frecvența, condițiile de val, unghiurile de incidență și viteza.

3.5.2. Crearea modulului “.mcn”

Modulul HSMCN este modulul de calcul al matricei mișcărilor navei. Conține următoarele date: MASS_BODY- deplasamentul navei; COGPOINT_BODY- coordonatele centrului de greutate; GYRADIUS_BODY- raza de girație a navei, 6.650= (0.3…0.4)*B/ 19.850= 0.25*; LINVISCOUSDAMPING- amortizarea liniară vâscoasă.

3.5.3. Crearea modulului “.rao”

În cadrul modulului HSRAO se declară care dintre fișierele RAO se doresc a fi calculate.

3.5.4. Modulul “.hst”

Modulul HSHST a fost generat cu ajutorul subrutinei descrise la punctul 3.4.6. Acesta conține denumirea nodului împreună cu coordonatele fiecărui nod pe xyz din componența mesh-ului și fiecare panou împreună cu cele patru noduri din care este format. Acesta conține 1579 de noduri și 1486 de panouri.

Capitolul IV

Estimarea răspunsului hidrodinamic pe valuri regulate

4.1. Noțiuni teoretice

Valurile constituie o formă de echilibru dinamic a fluidului în care particulele de lichid descriu traiectorii închise, oscilează în jurul poziției de echilibru. [4] Mișcarea valului reprezintă doar propagarea unei stări energetice a apei fară o translație propriu-zisă. Orbitele descrise de particulele din val sunt aproximativ eliptice.

Valurile se numesc plane când mișcarea particulelor de lichid se produce paralel cu un plan vertical fix. Profitul valului este curba rezultată din intersecția dintre un plan vertical fix cu o suprafață ondulatorie de val. [4]

Profilul valului plan variază doar pe direcția de propagare, fiind în funcție de coordonatele x,z. Dacă profilul valului variază pe toate direcțiile, atunci este onsiderat val tridimensional și suprafața ondulatorie este în funcție de x,y,z. [4]

Când vântul încetează, lăsând apa numai sub influența greutății proprii și a forțelor de inerție, valurile capată o formă regulată, în rânduri paralele și constituie valul de hulă, val liber. Valurile generate de vânt sunt forțate, tridimensionale și neregulate. [4]

Pentru estimarea răspunsului hidrodinamic pe valuri regulate s-a considerat cazul navei la plină încărcare, viteză nulă, unghiul de incidență navă-val = 0…360°, cu pas de 15°, iar frecvența de val cuprinsă între 0.05 și 2 rad/s. S-au considerat două cazuri ale amortizării liniare vâscoase respectiv 5% și 8%.(Conform use manual HS v7.3)

4.2. Descrierea programului HydroSTAR

HydroSTAR este un soft de seakeeping dezvoltat de Bureau Veritas încă din 1991, care oferă o soluție pentru problma de ordinul I respectiv problema radiaței/difracției și deasemeni funcțiile de transfer pentru forțele date de valuri cu frecvență joasă de ordinul II cu sau fară viteză pentru adâncimi mari sau adîncimi bine definite.

4.2.1. Fișierele necesare ce servesc ca date de intrare

Date de intrare:

Modulul HSHST;

Modulul HSRDF;

Modulul HSMCN.

Date de ieșire:

Modulul HSRAO.

4.3. Parcurgerea etapelor ce au dus la estimarea răspunsului hidrodinamic pe valuri regulate

Structura care a fost urmată în HydroSTAR pentru a estimarea răspunsului hidrodinamic pe valuri regulate:

cd D:\SEBi\Desktop\Facultate\1Licenta!\g.Spectru/JONSWAP\iii.HydroSTAR+JONSWAP\Sebi /// declararea directorului;

PWD /// vizualizarea directorului activ;

proj RAO /// se atribuie numele „RAO” unui nou folder creat în directorul activ;

HSLEC test.hst /// se citeste fișierul;

HSCHK /// se verifică integritatea mesh-ului (să nu se găsească noduri suprapuse, elemente suprapuse, simetria să fie perfectă);

HVIEW /// se vizualizează modelul;

HSRDF test.rdf /// se încarcă modulul .rdf prin care se analizează problema radiației și a difracției și ca date de intrare condițiile de val, unghiurile de incidență, frecvența și viteza navei.

HSMCN test.mcn /// se folosește pentru calcularea mișcărilor, unde datele de intrare sunt coordonatele centrului de greutate, deplasamentul navei, razele de girație și coeficientul de amortizare liniară vâscoasă;

HSRAO test.rao /// se folosește pentru estimarea funcțiilor de transfer având ca date de intrare mișcările plutitorului pentru care se va face analiza. Funcțiile RAO (Response amplitude operator) reprezintă raportul dintre amplitudinea miscărilor navei și amplitudinea valului;

exit.

4.4. Rezultatele generate prin utilizarea pachetului HydroSTAR

Studiul a fost făcut pentru două cazuri ale amortizării liniare vâscoase 5% și 8%. În continuare vor fi prezentate în paralel rezultatele obținute pentru fiecare caz deasemni va mai fi exemplificat și fiecare pas de calcul corespunzător fiecărei mișcari și rotații pentru o relatare cât mai exactă.

4.4.1. RAO Heave

Se poate observa că funcțiile RAO pentru mișcarea pe verticală au curbele de variație în conformitate cu literatura de specialitate, prezintă maxime locale în jurul valorii frecvenței 0,8-1,1 diminuându-se semnificativ în zona frecvențelor înalte. Nu sunt diferențe între rezultate la modificarea coeficientului de amortizare liniară vascoasă.