Drift av et fortøyd skip

Den avdrift på fortøyde skip utgjør et kritisk problem ved utforming av offshore-fortøyningssystemer på olje- og gassproduksjonsanlegg. Det er, som i Stokes drift , et fenomen knyttet til kvadratiske termer, litt mer komplisert enn i dette. Kompleksiteten har først et matematisk aspekt, beregningen ved en diffraksjonsmetode av de fem bidragene som utgjør de spennende kreftene.

Mer konkret har drift to ord. Den ene representerer en gjennomsnittlig drift, lik den som er observert i bølgekinematikk, som er lagt på effekten av vind og strøm. Den andre er en langsom drift som skyldes eksitasjon av systemets dårlig dempede resonans av andre ordens krefter som er ubetydelige sammenlignet med første ordens krefter.

Tilfelle av vanlige bølger

I motsetning til langsom drift, vises medium drift i ideelle bølger. I disse har alle de kinematiske begrepene i første orden og responsen til et lineært system form

{\ displaystyle a \ cos \ omega t \,}

Andreordens vilkår konstruert av førsteordens vilkår skrives, bortsett fra overføringsfunksjoner

{\ displaystyle a ^ {2} \ cos ^ {2} \ omega t = {\ frac {1} {2}} a ^ {2} (1+ \ cos 2 \ omega t) \,}

Første ordens termer blir definert som høyfrekvente vilkår, de konstante vilkårene er driftstermer og andre ordens termer tilsvarer svært høye frekvenser.

Tilfelle av uregelmessige bølger

For å forstå problemet, er det tilstrekkelig å vurdere en overstilling av to monokratiske bølger

{\ displaystyle a_ {1} \ cos \ omega _ {1} t + a_ {2} \ cos \ omega _ {2} t \,}

Ved å kvadre

{\ displaystyle {\ frac {1} {2}} (a_ {1} ^ {2} + a_ {1} ^ {2}) + a_ {1} a_ {2} \ cos (\ omega _ {1} - \ omega _ {2}) t + {\ frac {1} {2}} (a_ {1} ^ {2} \ cos 2 \ omega _ {1} t + a_ {1} ^ {2} \ cos 2 \ omega _ {2} t) + a_ {1} a_ {2} \ cos (\ omega _ {1} + \ omega _ {2}) t \,}

Det er

en gjennomsnittlig driftstid, sum av de tilsvarende vilkårene for de enkelte bølgene
en lav frekvens sikt med langsom drift, sannsynligvis å opphisse en dårlig dempet resonans,
en veldig høy frekvensperiode generelt uten interesse.

Annen presentasjon

Et kinematisk begrep som tilsvarer den første ordens tilnærming, kan betraktes som en realisering av en Gauss-prosess . En formel som vanligvis tilskrives Rice, uttrykker en slik prosess i formen

{\ displaystyle A (t) \ cos (\ omega t + \ Phi (t)) \,}

der er Rayleigh- konvoluttprosessen og den ensartede faseprosessen . $A (t) \,$ ${\ displaystyle \ Phi (t) \,}$

Ved å kvadre

{\ displaystyle {\ frac {1} {2}} A (t) ^ {2} + {\ frac {1} {2}} A (t) ^ {2} \ cos 2 (\ omega t + \ Phi (t)) \,}

inneholder en eksponentiell lavfrekvent prosess gjennomsnittlig av gjennomsnittlig drift og en veldig høy frekvens prosess.

Merknader og referanser

JA Pinkster Lavfrekvente andreordens bølgende spennende krefter på flytende strukturer NSMB-publikasjon nr. 650, 1980.

Relaterte artikler

Blækspruttefisk (hydrodynamisk)