rmrsНаучно-технический сборник Российского морского регистра судоходстваResearch Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping2223-7097Российский морской регистр судоходстваFOCKTXrmrs-142Research ArticleМОРЕХОДНЫЕ КАЧЕСТВА СУДОВSEAWORTHINESSОпределение коэффициентов демпфирования бортовой качки для накрененных шпангоутных контуров численными методамиDetermination of damping coefficients of roll for heeled frame sections using numerical methodsАльбаевД. А.Al'baevD. A.

канд. техн. наук, доцент 

190121, Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, 3 

PhD, Associate Professor

190121, St. Petersburg, Lotsmanskaya ul., 3 

albaevdanil@gmail.comДинцерА. И.DintserA. I.

ассистент кафедры 

190121, Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, 3 

Assistant Professor

190121, St. Petersburg, Lotsmanskaya ul., 3 

cassraps19@gmail.comСанкт-Петербургский государственный морской технический университетРоссияSt. Petersburg State Marine Technical UniversityRussian Federation2025031120251807581Copyright © Альбаев Д.А., Динцер А.И., 20252025Альбаев Д.А., Динцер А.И.Al'baev D.A., Dintser A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sbornik.rs-class.org/jour/article/view/142

В статье представлен численный подход (CFD) для определения коэффициентов демпфирования бортовой качки судового контура, находящегося в положении с начальным креном, что моделирует аварийную ситуацию. На основе гипотезы плоских сечений решаются осредненные уравнения Навье — Стокса (RANS) с моделью турбулентности k-ω SST и методом VOF для учета свободной поверхности. Численная реализация в пакете OpenFOAM использует динамическую сетку типа «Overset» для моделирования вынужденных колебаний двух характерных шпангоутных контуров в широком диапазоне частот. Ключевым результатом является демонстрация хорошего согласования рассчитанных безразмерных коэффициентов демпфирования (μ'₄₄) с экспериментальными данными для прямого положения (0°). Полученные результаты подтверждают адекватность и практическую применимость предложенного CFD-метода для точного прогнозирования гидродинамических характеристик качки судов из кренованного положения, что критически важно для оценки остойчивости и безопасности в нештатных условиях.

This paper presents a numerical (CFD) approach for determining roll damping coefficients of ship frame contours at an initial heel angle, modeling emergency scenarios. The method employs the strip theory hypothesis, solving Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations with the SST k-ω turbulence model and VOF method for free-surface tracking. Implemented in OpenFOAM using an Overset dynamic mesh, forced oscillations of two characteristic frame contours are simulated across a wide frequency range. Key results demonstrate good agreement between calculated dimensionless damping coefficients (μ'₄₄) and experimental data for upright (0°) positions. The findings validate the proposed CFD method's adequacy and practical applicability for accurately predicting ship motion hydrodynamic characteristics from inclined positions — crucial for stability and safety assessment in off-design conditions.

качка суднакоэффициенты демпфированияCFDвынужденные колебанияшпангоутный контуругол кренабортовая качкаship roll motiondamping coefficientsCFDforced oscillationsframe contourheel anglerollingReferencesЭлис Я.М. Присоединенные массы и демпфирование поперечных сечений накрененного судна / Я.М. Элис // Труды КТИРПиХ. 1980. Вып. 90.Elis Ya.M. Prisoedinennye massy i dempfirovanie poperechnykh secheniy nakrenennogo sudna. [Added mass and damping of heeled ship cross-sections]. Trudy KTIRPiKh. 1980. Vyp. 90.Элис Я.М. Гидродинамические давления, присоединенные массы и коэффициенты демпфирования при продольной качке судна с креном / Я.М. Элис // Труды КТИРПиХ. 1978. Вып. 54.Elis Ya.M. Gidrodinamicheskie davleniya, prisoedinennye massy i koeffitsienty dempfirovaniya priprodol'noy kachke sudna s krenom [Hydrodynamic pressures, added masses and damping coefficients during longitudinal ship motions with list]. Trudy KTIRPKh. 1978. Vyp. 54.Часовников Н.Ю. Краткий обзор критериев мореходности и результаты проверки удовлетворения некоторым из них проектами судов АО «ЦМКБ «АЛМАЗ» / Н.Ю. Часовников, М.О. Франк // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2025. — № 79. — С. 52 — 61. — EDN HVQQRH.Chasovnikov N.Yu., Frank M.O. A brief overview of the seakeeping criteria and the results of checking the satisfaction of some of them by the projects of the vessels of JSC CMDB ALMAZ. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2025. No. 79. P. 52 — 61. EDN HVQQRH. (In Russ.)Семенова В.Ю. Определение нелинейных дифракционных сил второго порядка, действующих на накрененные шпангоутные контура / В.Ю. Семенова, А.И. Динцер // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 77. — С. 51 — 61. — EDN AJDKJE.Semenova V.Yu., Dincer A.I. Calculation of second-order non-linear diffraction forces acting on heeled frame sections. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2024. No. 77. P. 51 — 61. EDN AJDKJE. (In Russ.)Piehl H.P. Ship roll damping analysis: Doktors der Ingenieurswissenschaften / H.P. Piehl. — Universität Duisburg-Essen zur Erlangung, 2016.Piehl H.P. Ship roll damping analysis: Doktors der Ingenieurswissenschaften. Universität Duisburg-Essen zur Erlangung, 2016.Чебан Е.Ю. Оценка параметров волн при движении некоторых тел простой формы в свободном потоке численными методами / Е.Ю. Чебан, А.И. Кожевников, Д.В. Никущенко // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2025. — № 79. — С. 39 — 51. — EDN GIZBFY.Cheban E.Yu., Kozhevnikov A.I., Nikushchenko D.V. A study of some simple-shape bodies wave generation during motion in the unrestricted flow. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2025. No. 79. P. 39 — 51. EDN GIZBFY. (In Russ.)Jaouen F. Predicting roll added mass and damping of a ship hull section using CFD / F. Jaouen, A. Koop, G. Vaz // International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. — 2011. — Vol. 44397. — Р. 105 — 115.Jaouen F., Koop A., Vaz G. Predicting roll added mass and damping of a ship hull section using CFD. International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. 2011. Vol. 44397. P. 105 — 115.Семенова В.Ю. Определение ускорений в произвольных точках судна на основании нелинейной теории в условиях нерегулярного волнения / В.Ю. Семенова, Д.А. Альбаев // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2024. — № 75. — С. 25 — 32. — EDN XIIMGW.Semenova V.Yu., Al'baev D.A. Determination of accelerations at arbitrary points of a ship based on nonlinear theory in irregular waves. Research Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping. 2024. No. 75. P. 25 — 32. EDN XIIMGW. (In Russ.)Альбаев Д.А. Вычисление гидродинамических коэффициентов присоединенных масс и демпфирования при колебаниях шпангоутного контура численными методами / Д.А. Альбаев, Р.Р. Фахурдинов // Морские интеллектуальные технологии. — 2023. — № 3, ч. 1. — С. 200 — 209. — DOI: 10.37220/MIT.2023.61.3.020.Al'baev D.A., Fahurdinov R.R. Determination of hydrodynamic coefficients of added masses and damping due to motions of the frame contour by computational methods. Marine Intellectual Technologies. 2023. № 3 part 1. P. 200 — 209. DOI: 10.37220/MIT.2023.61.3.020. (In Russ.)Vugts J.H. The hydrodynamic coefficients for swaying, heaving and rolling cylinders in a free surface / J.H. Vugts. — Delft, 1968. (Technische Hogeschool Delft. Laboratorium voor Scheepsbouwkunde. Report no. 194.)Vugts J. H. The hydrodynamic coefficients for swaying, heaving and rolling cylinders in a free surface. Delft, 1968. (Technische Hogeschool Delft. Laboratorium voor Scheepsbouwkunde. Report no. 194.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.