On the issue of assessing the stability of ships on collapsing waves
Authors: Бураковский Е.П. , Бураковский П.Е. , Веревочкин А.В. , Юсып В.М. 
Published: December 2023

При эксплуатации морских судов возникают различные аварийные ситуации, при этом наиболее опасные связаны с потерей остойчивости. Одной из причин опрокидывания судов является воздействие на них разрушающегося волнения. В настоящей работе показано, что традиционные подходы к оценке остойчивости судов на разрушающемся волнении не учитывают некоторые существенные особенности взаимодействия корпуса судна с волной, что ведёт к ошибке в опасную сторону. Проведенный анализ показал, что при ударе разрушающейся волны в борт судна необходимо учитывать смещение центра величины судна в сторону борта, к которому подходит разрушающаяся волна. Это обстоятельство приводит к исчезновению восстанавливающего момента и создает дополнительный кренящий момент на начальном этапе взаимодействия корпуса с разрушающейся волной. Для анализа динамики судна в статье использована модифицированная система уравнений крена и дрейфа, учитывающая указанные особенности взаимодействия судна с волной за счёт корректировки диаграммы статической остойчивости. Показано, что анализ динамики судна под воздействием разрушающейся волны с учётом трансформации диаграммы статической остойчивости и без него приводит к прямо противоположным выводам, а игнорирование указанного обстоятельства сопровождается ошибкой в опасную сторону при оценке остойчивости судна. Применение предложенных подходов к оценке остойчивости судов на разрушающемся волнении позволяет более объективно выполнять оценку безопасности их эксплуатации и может быть использовано в рамках концепции формализованной оценки безопасности. Разработанный математический аппарат может быть применен, в частности, при реализации блока контроля остойчивости судов в бортовых интеллектуальных сиcтемах.

During the operation of sea vessels, various emergency situations arise, the most dangerous ones being associated with loss of stability. One of the reasons for ships capsizing is the impact on them of collapsing waves. This paper shows that traditional approaches to assessing the stability of ships in breaking waves do not take into account some essential features of the interaction of the ship’s hull with the wave, which leads to a dangerous error. The analysis showed that when a breaking wave hits the side of a ship, it is necessary to take into account the displacement of the center of the vessel's size towards the side to which the breaking wave approaches. This circumstance leads to the disappearance of the righting moment and creates an additional heeling moment at the initial stage of interaction of the hull with the breaking wave. To analyze the dynamics of the vessel, the article uses a modified system of roll and drift equations, which takes into account the indicated features of the interaction of the vessel with the wave by adjusting the static stability diagram. It is shown that analysis of the dynamics of a vessel under the influence of a breaking wave, taking into account the transformation of the static stability diagram and without it, leads to directly opposite conclusions, and ignoring this circumstance is accompanied by an error in a dangerous direction when assessing the stability of the vessel. The application of the proposed approaches to assessing the stability of ships in breaking waves allows for a more objective assessment of the safety of their operation and can be used within the framework of the concept of a formalized safety assessment. The developed mathematical apparatus can be used, in particular, when implementing a vessel stability control unit in on-board intelligent systems.