The Effect of Potential Energy during Acceleration Phase on Vessel stability

يعتبر ارتفاع الماء تحت قرينة السفينة (UKC) من أكثر العوامل أهمية التي يتوقف عليها الإبحار الآمن في المياه المحدودة. و من البديهي أن يتعلق هذا الارتفاع بشكل مباشر بمقدار هبوط السفينة الرأسي أثناء إبحارها. يبين الموديل الرياضي الذي تم تطويره من قبل بعض الباحثين لتقييم هذا الهبوط و ذلك عن طريق دراسة تغيرات الطاقة الكامنة الموافقة للحركة الرأسية للسفينة وجود ثلاثة أوضاع للتوازن : وضع توازن مستقر يمثل الغاطس الديناميكي (ship squat) ووضع توازن غير مستقر يمثل قاع افتراضي للسفينة بالنسبة لقاع منطقة الإبحار و وضع توازن مستقر ثاني لا يحمل أي دلالة فيزيائية بسبب توضعه تحت القاع الفعلي لمجرى الإبحار. الهدف الأساسي من هذا البحث بناء موديل رياضي يوصف حركة السفينة أثناء مرحلة التسارع مع اعتماد جملة من الفرضيات المساعدة في تبسيط المعادلات ومن ثم دراسة تحول الطاقة الكامنة و الحركية عند الإحداثي الشاقولي الموافق لوضع التوازن غير المستقر أي عند القاع الافتراضي للسفينة و ذلك خلال مرحلة التسارع بعد الأخذ بعين الاعتبار قيم مختلفة لمدة التسارع و سرعة السفينة المطلوب بلوغها عند نهاية هذه المرحلة . تكمن أهمية النتائج التي تم التوصل إليها بدراسة تأثير بارامترات مرحلة التسارع على اتزان السفينة عند بلوغها وضع التوازن غير المستقر نتيجة الاهتزازات المتولدة في نهاية هذه المرحلة.

The under keel clearance (UKC) is considered as one of the most important factor which governs the navigation safety in restricted waterways. However, the notion of safe under keel clearance is directly related to ship sinkage. The recent researches to evaluate ship sinkage show that it is related to vessel potential energy. The curve of vessel displacement in heave motion as function of potential energy shows that a ship has three equilibrium positions; stable equilibrium position represents steady squat and unstable equilibrium position which can be considered as a virtual bottom for a ship, the third stable equilibrium position does not have any physical signification, since it lies below the bottom. The principal goal of this paper is to develop a mathematical model for vessel motion during acceleration phase by considering several assumptions. Then, analyze the conversion of kinetic energy to potential energy at the unstable equilibrium position during acceleration phase. By taking into account the period during which the vessel accelerates as well as the vessel speed at the end of the acceleration phase. The results show that ship stability could be affected by the oscillations generated at the end of this phase.