船舶參數(shù)橫搖發(fā)生區(qū)間和幅值分布研究.pdf

1、船舶參數(shù)橫搖因其在實(shí)際海況中有一定的發(fā)生概率以及其能引起的巨大損失，被國(guó)際海事組織(IMO)在第二代完整穩(wěn)性衡準(zhǔn)研究中確定為五種船舶穩(wěn)性失效模式之一，近年來被廣泛研究。本文以C11型集裝箱船在規(guī)則波中的航行為研究對(duì)象，對(duì)其在全浪向下可能發(fā)生的參數(shù)橫搖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上考慮風(fēng)載荷對(duì)船舶參數(shù)橫搖的影響，對(duì)比分析兩種情況下的計(jì)算結(jié)果。使用多尺度法分別求解含風(fēng)力激勵(lì)項(xiàng)和不含風(fēng)力激勵(lì)項(xiàng)的船舶參數(shù)橫搖運(yùn)動(dòng)方程的解析解，并對(duì)解析解和數(shù)

2、值解的結(jié)果進(jìn)行比較分析。
　　在滿足參數(shù)橫搖頻率要求的前提下，通過對(duì)遭遇頻率公式在一系列確定的航速和航向組合下的波浪頻率值的求解，結(jié)合易于發(fā)生參數(shù)橫搖的波長(zhǎng)-船長(zhǎng)關(guān)系，預(yù)測(cè)出船舶可能發(fā)生參數(shù)橫搖的區(qū)間。在此區(qū)間內(nèi)選取若干海況組合，使用AQWA-NAUT軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。數(shù)值計(jì)算考慮瞬時(shí)濕表面變化的影響，使用非線性橫搖阻尼系數(shù)，控制航速和航向。根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，得到每種海況下的船舶橫搖運(yùn)動(dòng)時(shí)間歷程曲線以及橫搖幅值頻譜圖。通過觀察船舶

3、橫搖角幅值大小和幅值頻譜圖中的橫搖主頻率與遭遇頻率的比值以及橫搖幅值的分布規(guī)律，總結(jié)分析該船在不同浪向、航速時(shí)發(fā)生參數(shù)橫搖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。結(jié)果很好的驗(yàn)證了本文關(guān)于C11集裝箱船參數(shù)橫搖發(fā)生區(qū)間預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在遭遇頻率等于兩倍橫搖固有頻率的前提下，當(dāng)航速和波高滿足一定條件時(shí)，船舶在斜浪、甚至橫浪中都有可能會(huì)發(fā)生參數(shù)橫搖;航速、波高波長(zhǎng)比值都相同時(shí)，越接近縱浪，發(fā)生參數(shù)橫搖的橫搖幅值越大;當(dāng)發(fā)生參數(shù)橫搖時(shí)，遭遇頻率對(duì)應(yīng)的強(qiáng)迫激勵(lì)項(xiàng)橫搖幅值分

4、量在斜浪中非常小，在縱浪中幾乎為零;同時(shí)，波高的改變會(huì)導(dǎo)致橫搖激勵(lì)的主要形式在參數(shù)激勵(lì)和強(qiáng)迫激勵(lì)之間發(fā)生轉(zhuǎn)變。
　　本文首次在船舶參數(shù)橫搖的研究中考慮風(fēng)載荷的影響，在數(shù)值模擬時(shí)，使用藤原敏文風(fēng)載荷系數(shù)計(jì)算理論，添加定常風(fēng)載荷作用，將其數(shù)值計(jì)算結(jié)果與未考慮風(fēng)載荷影響的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:定常風(fēng)載荷對(duì)船舶的作用一部分體現(xiàn)在給了船舶一個(gè)定常的橫傾值，另一部分改變了船舶的參數(shù)激勵(lì)強(qiáng)度，從而會(huì)改變船舶的參數(shù)橫搖運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在進(jìn)行解