반응 진폭 연산자

선박 설계 및 기타 부유 구조 설계 분야에서 응답 진폭 운영자(RAO)는 선박이 바다에서 운항할 때 발생할 수 있는 행동을 결정하는 데 사용되는 엔지니어링 통계량 또는 그러한 통계 집합이다. RAO의 약자로 알려진 응답 진폭 연산자는 대개 모델 분지에서 시험한 제안 선박 설계 모델 또는 종종 둘 다 전문 CFD 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 얻는다. RAO는 일반적으로 모든 선박 움직임과 모든 파동 헤딩에 대해 계산된다.

사용법

RAO는 해상이 물을 통한 선박의 움직임에 미치는 영향을 판단하는 데 사용되는 효과적으로 전달되는 기능이며, 예를 들어 (화물선의 경우) 선박에 화물을 추가하는 것은 안정성을 향상시키고 화물이 t 내에서 이동하지 못하도록 조치할 필요가 있다.그릇을 설계 단계에서 광범위한 RAO를 생성하면 조선업자는 안전성 이유(즉, 설계가 매우 불리한 바다 조건에서 캡슐화 또는 침몰에 견고하고 내성을 갖도록 하기 위해) 또는 성능 개선(예: 최고 속도, 연료 소비량, 거친 바다의 안정성 향상)에 필요할 수 있는 설계 변경을 결정할 수 있다.s). RAO는 유체역학 데이터베이스의 생성과 함께 계산되며, 이는 다양한 흐름 조건에서 선박의 선체에 미치는 수압의 영향을 보여주는 모델이다. RAO와 유체역학 데이터베이스는 함께 제안된 선박 설계의 거동에 대한 확실한 보장(모델링 및 엔지니어링 제약조건 내에서 가능하기 때문에)을 제공한다. 그들은 또한 설계자가 배나 구조물에 치수를 매길 수 있도록 허용해서 그것이 (해상 상태 통계에 근거한) 가장 극단적인 바다 상태를 지탱할 것이다.

또한 RAO는 단일 파형에 기반한 움직임의 진폭을 결정할 수 있는 진폭 연산자다. 그것들은 초가능하며, 따라서 해상 상태에 기초한 확률 해결책에 효과적이다.

선박 설계의 RAO

다른 모델링 및 설계 기준은 특정 선박에 대해 추구되는 '이상적인' RAO 곡선의 성격에 영향을 미칠 것이다(그래픽으로 표시됨). 예를 들어, 해상 크루즈 여객선은 승객의 편의를 보장하기 위해 가속을 최소화하는 데 상당한 중점을 두는 반면, 해군 군함의 안정성에 대한 우려는 다음과 같다. 그 배를 효과적인 무기 플랫폼으로 만드는 데 주력하다

움직임을 억제하고 규칙적인 파도에 시달릴 때 배에서 힘을 찾는다. 신체에 작용하는 힘은 다음과 같다.
1. 프라우드-크릴로프 힘, 즉 부유선의 젖은 표면 위로 통합된 방해받지 않는 파동의 압력이다.
2. 회절력(Diffraction power)은 신체가 존재하기 때문에 물 속에 방해로 인해 발생하는 압력이다.

정지해 있는 물에서 진동을 강요할 때 배에 있는 힘을 찾아내는 것. 힘은 다음과 같이 나뉜다.
1. 배와 함께 물을 가속해야 하기 때문에 질량 힘을 더했다.
2. 진동으로 인한 감쇠력(유체역학)은 배로부터 에너지를 운반하는 나가는 파동을 생성한다.
3. 부력/체중 및 모멘트 평형을 균형에서 벗어나게 하여 힘을 회복한다.

위의 내용에서 "선박"은 다른 형태의 부유 구조물도 포함하도록 널리 해석되어야 한다. 위의 방법에서 분명한 문제는 서지나 롤과 같은 움직임 모드에서 크게 기여하는 점성력의 부정이다.

컴퓨터에서 위의 알고리즘은 스트립 이론과 경계 요소 방법을 사용하여 처음 도입되었다. 오늘날 빠른 계산의 필요성이 정밀한 결과의 필요성보다 더 크고 선박 설계자가 스트립 이론의 한계를 알고 있다면 두 가지 방법 모두 여전히 사용된다. 오늘날 사용되는 보다 진보된 프로그램들은 다른 어플리케이션(WAMIT, SESAM WADAM, MOSE, NeMOH, ANSYS AQWA 등)을 통해 경계요소법을 활용하기도 한다. 위에서 얻은 배의 탈취 행동을 지배하는 힘에 대한 통찰은 물론 자유 표면 선형성의 한계 내에서 여전히 유효하다.

RAO 계산

RAO는 선박의 움직임이 선형이라고 가정할 수 있을 때만 정의되는 이송함수다. 그러면 위의 힘은 운동 방정식으로 조립될 수 있다.

{\big [}M+A(\omega){\big ]}{\dot{x}+B(\omega){x}+Cx=F(\omega )

여기서 $x$ $x$ 이 $x$ (가 $)$ 경직된 차체 운동인 $\omega$ , Ω {\displaystyle $\omega$ }은 진동 $\omega$ $주파수$ , M ${\$ $displaystyle$ $M$ }은 구조 질량 A( $A(\omega )$ )이고 $A(\omega )$ 관성 $A(\omega)$ 는 $A(\omega)$ 추가된 질량(주파수 의존성 $B(\omega )$ 이고 $B(\omega)$ $,$ B $(*$ 은 선형 감쇠(f)이다 $.$ requency dependent), $C$ is the restoring force coefficient (stiffness matrix) and $F(\omega )$ is the harmonic excitation force proportional to the incoming wave $\zeta =\zeta _{a}e^{i\omega t}$ . Here $\zeta _{a}$ is t그는 진폭을 흔든다.

$x=ae^{i\omega t}$ = $x=ae^{i\omega t}$ $x=ae^{i\omega t}$ t ${\$ 을(를) 가정하면 $a$ 에 대해 해결할 $x=ae^{i\omega t}$ 수 있으며 $a$ RAO는 다음과 같다.

\mathrm {RAO}(\omega )={\frac {a}{\zeta_{a}}={\frac {F_{0}}}}{C-(M+A(\omega)\omega ^{2}+iB(\omega)\}}}}}}}}}}}}}}}}

여기서 $F_{0}$ $F_{0}$ ${\$ 는 파형 $F_{0}$ 높이당 선형 호기력 복합 진폭이다. RAO는 주파수 의존적이고 복잡한 함수(위의 $i$ 에서 $i$ i ${\displaystyle$ i $}$ 는 가상 단위임)이다. 흥분과 배 움직임 사이의 단계가 무관한 경우에만 RAO의 절대값을 고려하는 것이 일반적이다.

특히 롤 모션에서 댐핑 강도의 비선형성을 설명하기 위해 $B_{v}$ $B_{v}$ 된 점성 댐핑 용어 B v ${\$ 를 추가하는 것이 일반적이다. 이 용어는 종종 중요한 댐핑의 일부로 간주되는 단순함을 의미한다 $B_{v}=\xi \ B_{\text{crit}}$ $B_{v}=\xi \ B_{\text{crit}}$ = $B_{v}=\xi \ B_{\text{crit}}$ $B_{v}=\xi \ B_{\text{crit}}$ $B_{v}=\xi \ B_{\text{crit}}$ {\ $displaystyle B_{v}=\xi \B_{\text{crit}.$ 그 표현은 다음과 같다.

{\m+A(\omega){\big ]{\dot{x}}{{v}{\big [}B(\omega)]{\dot{x}+Cx=F(\omega)}}

여기서:

B_{v}=\xi \b_{\text}=\xi \2{\sqrt {(A(\omega )+M)C}

위의 식에서 무한 $A_{\infty }=\lim _{\omega \to \infty }A(\omega )$ 주파수 추가 $A_{\infty }=\lim _{\omega \to \infty }A(\omega )$ 인 A $A_{\infty }=\lim _{\omega \to \infty }A(\omega )$ = $A_{\infty }=\lim _{\omega \to \infty }A(\omega )$ $A_{\infty }=\lim _{\omega \to \infty }A(\omega )$ → $A_{\infty }=\lim _{\omega \to \infty }A(\omega )$ $A_{\infty }=\lim _{\omega \to \infty }A(\omega )$ ( $A_{\infty }=\lim _{\omega \to \infty }A(\omega )$ ) ${\displaystyle A_{\\ft }=\lim _\omega \to \inft \a(\omega$ )를 사용하여 주파수 독립 임계 감쇠 값을 찾는 것이 좋다.

참고 항목

참조

Ultramarine Inc. 웹 페이지에서는 RAO 곡선을 보여주고 그 용도를 설명한다(참고: 선박 설계 전문가를 대상으로 한 콘텐츠 포함)
Faltinsen, O. M. (1990). Sea Loads on Ships and Offshore Structures. Cambridge University Press. ISBN 0-521-45870-6.

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선박 설계의 RAO

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