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Title: Untersuchung nichtlinearer Schiffsdynamik mit Auftreten von Instabilität und Chaos an Beispielen aus der Offshoretechnik
Language: German
Authors: Jiang, Tao 
Issue Date: 1990
Part of Series: Schriftenreihe Schiffbau 
Volume number: 512
Abstract (german): Untersuchung nichtlinearer Schiffsdynamik mit Auftreten von Instabilität und Chaos an Beispielen aus der Offshoretechnik Das dynamische Verhalten eines einpunktverankerten Tankers, eines verankerten A-Bock-Kranschiffes und eines mehrpunktverankerten Pontons wurde mittels der aufgestellten mathematischen Modelle unter Berücksichtigung signifikanter Nichtlinearitäten numerisch untersucht. Statische und dynamische Verzweigungen der Gleichgewichtslage des in konstanter Strömung verankerten Tankers wurden durch lokale lineare Stabilitätsanalysen im Parameterraum identifiziert. Global nichtlineare Simulationen zeigten, dass die Tankerbewegung im autonomen Zustand für die instabilen Fälle durch extrem langsame, selbstinduzierte Schwingungen mit großen Amplituden gekennzeichnet war. Das bei zusätzlicher Erregung durch stationären Wind oder periodische Wellen entstandene chaotische Verhalten zeigte eine außerordentliche Empfindlichkeit gegen Anfangsbedingungen. Es wurden geeignete Maßnahmen zur Stabilisierung des Gleichgewichts bzw. der Bewegung des Tankers gefunden. Für das Kranschiff in regelmäßigen Wellen wurden mittels der Fourier-Analyse Periodenvervielfachung und chaotisches Verhalten festgestellt. Für den verankerten Ponton in regelmäßigen Wellen wurde die Koexistenz zweier verschiedener Attraktoren mit Hilfe der Poincare-Abbildung veranschaulicht. Chaotisches Verhalten des verankerten Pontons in periodischen Wellengruppen wurde durch einen positiven Ljapunov-Exponenten und die fraktale Ljapunov-Dimension bestätigt.
Abstract (english): Dynamic behavior of an SPM-tanker, a moored shear-leg crane ship, and a moored barge was numerically investigated using mathematical models that include significant nonlinearities. Static and dynamic bifurcations of the equilibrium of the tanker moored in a constant current were identified by locallinear stability analysis in parameter space. Global nonlinear simulations showed that tanker motions in the autonomous mode were characterized by large-amplitude, long-period self-sustained oscillations for the unstable cases. When additionally subjected to a steady wind or periodic waves, tanker motion response became chaotic. In these cases, extreme sensitivity to initial conditions was verified. Suitable measures were found to stabilize the tanker equilibrium and its motion. For the crane ship in regular waves period multiplication and chaotic behavior were determined using Fourier analysis. For the moored barge in regular waves coexistence of two different attractors was demonstrated with Poincare maps. Chaotic behavior of the moored barge in periodic wave groups was verified by a positive Lyapunov exponent and a fractal Lyapunov dimension.
URI: http://tubdok.tub.tuhh.de/handle/11420/946
DOI: 10.15480/882.944
ISBN: 3-89220-512-4
Institute: Entwerfen von Schiffen und Schiffssicherheit M-6 
Type: Report (Bericht)
License: http://doku.b.tu-harburg.de/doku/lic_ohne_pod.php
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