水面舰船和商船生命力设计

论述采用通用概率统计方法对水面舰船和商船生命力进行各种设计的问题，该研究方法源于Kurt Wendel60年代早期研究水面舰船破舱稳性概率方法，国际海事组织（IMO）国际海上人命安全公约（SOLAS）1974，通过A，265规则制定中采用此方法替代了客船采用确定尾指标，并最终于1992年在SOLAS的新货船稳性评估中采用了该方法，目前，IMO的有关工作组正在审查该方法，以便使该方法与现有稳性规范协调地应用于各种商船，另一方面，近来发现该方法可应用于现代军舰设计全球化的防务预算紧缩和精简船员配备要求，更加恶劣的战斗环境限制了舰船尺度，进而限制了现代军舰的载荷，对此，有效的途径是引入新的舰船设计理念，即引入相对小的具有更高生命力的舰船。与生命力问题有关的多数设计，如分舰和布置，在初步设计阶段已确定，在设计后期，要想全部改变很困难，而且会增加费用。因此，一个合适的初步设计阶段指南，有助于下一代水面舰船设计执行更严格的生命力和安全性要求，这从商船的设计变化中可以预料，论述生命力的基本问题，介绍较新的概率方法，用以评估舰船和商船的破损稳性和生命力。     

规则波浪中舰船纯稳性丧失计算研究

[目的]波浪中纯稳性丧失是第二代舰船完整稳性中稳性薄弱性的衡准之一。针对波浪中大倾斜角稳性计算发散问题,[方法]以静水面坐标系为基准,定义了广义纵倾角和广义吃水变量,推导出物理含义清晰的波面方程。在Froude-Krylov假定条件下,结合AutoCAD二维图形面域计算技术和VBA编程方法,提出了规则波浪中舰船纯稳性丧失的计算方法。针对一艘具有阶梯式甲板的舰船,计算了规则波浪中舰船复原力臂曲线,证明大横倾状态具有一致收敛性。[结果]计算得到了规则波浪中稳性变化规律:纵向波浪中,波面高于甲板或低于船底导致有效水线面消失是稳性降低的主要原因;斜浪和正横浪中,波面相对船体横剖面倾斜引起的不对称性,是稳性大幅度降低的主要原因。[结论]计算收敛一致性表明,基于广义纵倾角定义的计算方法可成为评估舰船波浪中纯稳性丧失的有效手段。     

水面舰船船体梁纵向弯曲的可靠性与不确定性评估

水面舰船船体梁弯曲时的结构可靠性与不确定性评估需要考虑三个因素。目前有两种评估舰船船体梁弯曲的结构可靠性方法，即改进的二阶矩法和应用方差减缩技术的蒙特卡洛模拟法。船体梁弯曲的结构可靠性评估技术采用；把强度参数作为随机变量；用两种可靠性方法来研究非封闭型功能函数。模拟方法也可用来评估由于基本随机变量的不确定性引起的船体梁强度的不确定性。     

基于动稳性衡准的舰船稳性预报研究

应用随机稳性理论，研究建立舰船稳性监测的数学模型。通过实时数值分析和自适应识别技术处理舰船横摇运动的水动力系数，提出舰船动稳性衡准指标，进行舰船在风浪中稳性的实时计算及预报研究。通过算例，说明应用随机风浪中航行舰船的动稳性预报方法，可以估算舰船的稳性储备和安全性能。     

破损舰船瘫船状态倾覆概率评估方法

国际海事组织已基本确定了完整船瘫船状态下的第2层薄弱性倾覆概率评估方法。由于破损舰船在风浪中运动的复杂性,破损舰船瘫船状态下的倾覆概率评估方法还未提出。基于完整船瘫船失效模式评估方法的思想,对破损舰船的横摇运动进行简化,提出一种评价破损舰船瘫船状态下倾覆概率的方法,并利用实船进行计算分析。分析各参数对倾覆概率的影响,研究对称进水和非对称进水这2种情况下的倾覆概率。结果表明:所提的用于评价破损舰船瘫船状态下倾覆概率的方法可行,其中非对称进水更为危险,可为研究破损舰船瘫船稳性提供参考。     

舰船舫态监测及预报系统研究

基于随机理论基础的研究方法，应用矩函数法求解随机风浪中舰船的非线性横摇响应，提出了风浪中舰船安全航行的动稳性简化指标，研究建立将理论研究成果与测量技术、数据处理、计算机应用相结合的舰船浮态、稳性监测系统数学模型，给出舰船态监测与预报系统设计方案。     

基于动稳性衡准的舰船稳性预报研究

应用随机稳性理论,研究建立舰船稳性监测的数学模型.通过实时数值分析和自适应识别技术处理舰船横摇运动的水动力系数,提出舰船动稳性衡准指标,进行舰船在风浪中稳性的实时计算及预报研究.通过算例,说明应用随机风浪中航行舰船的动稳性预报方法,可以估算舰船的稳性储备和安全性能.     

舰船动稳性设计

以舰船稳性领域的概述开篇，然后是对已知的整船倾覆类型的一个总结。这些类型按与波浪方向的关系分类。第一部分讨论最近发展起来的一些简单的设计公式，这些公式适用于设计早期的稳性检查。第二部分说明一些能用于详细设计的数值稳性分析工具。不但要讨论最近的研究成果，还要确定那些急需发展的领域。目标是为已知的舰船倾覆类型的动稳性定量估算建立一个严格的科学基础。     

第二代完整稳性衡准直接评估方法研究

国际海事组织(IMO)船舶建造和设计委员会(SDC)4次会议把第二代完整稳性衡准直接评估方法提上议程,本文针对第二代完整稳性衡准的五种稳性失效模式——参数横摇、纯稳性丧失、骑浪/横甩、瘫船稳性和过度加速度,分别给出了直接评估的水动力原则性要求,然后针对这些水动力要求进行了分析,并给出了具体的数学模型.最后结合已有的计算结果对直接评估方法的可行性进行了分析,为二代稳性直接评估软件的开发和应用奠定了基础.     

水面舰船初稳性高指标要求研究

水面舰船的稳性除了受尺度、外形、船宽、干舷和上层建筑等固有属性的影响外,在使用过程中,船上载荷的移动或增减同样会对其造成影响。其中,水面舰船横倾角度小于15°的稳性称为初稳性,表征水面舰船初稳性的指标是初稳性高,国内外船舶相关标准规范中对此均提出了明确的限值要求。文中阐述了设立水面舰船初稳性高指标要求的必要性,分析了确定初稳性高指标要求应考虑的因素,研究提出了初稳性高指标的取值范围要求,以期能为我国水面舰船研制交付提供指导和帮助。     

随浪中纯稳性丧失直接评估方法研究

针对国际海事组织(IMO)正在制定的船舶第二代完整稳性衡准中的纯稳性丧失直接评估衡准,文章构建了纵荡-横摇2自由度运动耦合的数学模型,进行了随浪中纯稳性丧失直接评估。该方法首先在纵荡方程中考虑了随航速变化螺旋桨推力和静水阻力,及随瞬时船—波相对位置变化的时域纵荡波浪力。其次在横摇方程中基于Froude假设采用静平衡法求解随瞬时船—波相对位置和横倾角变化的时域复原力变化,同时考虑了初始横倾、非线性横摇阻尼和横倾水动力导数的影响,构建了纵荡—横摇2自由度耦合运动方程。最后采用ONR内倾船开展了随浪规则波中纯稳性丧失试验,验证了文中提出纵荡-横摇2自由度运动耦合的数学模型的可靠性,并进一步分析了初始横倾角、纵荡和横倾水动力导数对纯稳性丧失的影响,为纯稳性丧失直接稳性评估衡准的应用奠定了基础。     

舰船航态监测及预报系统研究

基于随机理论基础的研究方法 ,应用矩函数法求解随机风浪中舰船的非线性横摇响应 ,提出了风浪中舰船安全航行的动稳性简化指标 ,研究建立将理论研究成果与测量技术、数据处理、计算机应用相结合的舰船浮态、稳性监测系统数学模型 ,给出舰船航态监测及预报系统设计方案     

船体梁与加筋板极限强度可靠性设计

本文应用结构可靠性分析方法，分别以船体梁和船体纵向加筋板极限承载能力为失效模式，对船体结构进行了安全评估和可靠性设计。应用所开发的新的改进可靠性计算方法，计算了基本物理量的不确定性对船体结构极限强度函数统计特征的影响，同时结合所开发的用于直接估算船体梁和加筋板极限强度的荛用计算方法，确定出不同船体结构的失效概率和设计目标安全指数，推导了局部安全因子，可以进行船体结构的可靠性设计与再评估。     

基于D-S证据理论的舰船技术状态评估方法

在简要叙述船舶技术状态评估现状的基础上,提出了基于D-S证据理论的舰船技术状态评估方法。介绍了船舶技术状态评估的重要性和发展现状,以及可处理由不知道所引起的不确定性的D-S证据理论和基于D-S证据理论的决策方法;通过实例详细阐述如何用D-S证据理论进行舰船技术状态评估。实例证明,通过应用D-S证据理论,提高了舰船技术状态评估的准确性和可靠性,降低了评估的不确定性。     

对分解舰船系统设计分析方法的评估

舰船和其他订单(made-to-order)产品的设计是一个复杂的过程，有两个主要原因导致其高度的复杂性：设计过程中牵涉到大量的变量；这些变量与设计参数之间存在的错综复杂的关系。在设计中深入了解生产中的问题非常重要，这能改进对订单产品(如舰船)的计划制订和项目管理。试图在平行工程的背景下论述这个问题，目的是在设计变量和建造参数之间建立有效的联系。在舰船设计的背景下，详实描述和分析系统评估和结构化定义的技术。客观地对面向生产的舰船设计进行研究。以某个典型舰载系统为例，提出并讨论一种对设计过程进行分解的方法。     

基于区间层次分析法的舰船动力系统方案评估研究

针对舰船动力系统方案评估的不确定性,提出一种新的舰船动力系统方案评估方法。首先建立舰船动力系统方案评估指标,然后利用区间层次分析法确定舰船动力系统方案评估指标权重。在此基础上,结合区间数理论建立基于区间数可能度的舰船动力系统方案评估模型。最后结合实例对舰船动力系统方案进行评估,验证该方法的可行性和有效性。     

基于区间层次分析法的舰船动力系统方案评估研究

针对舰船动力系统方案评估的不确定性,提出一种新的舰船动力系统方案评估方法。首先建立舰船动力系统方案评估指标,然后利用区间层次分析法确定舰船动力系统方案评估指标权重。在此基础上,结合区间数理论建立基于区间数可能度的舰船动力系统方案评估模型。最后结合实例对舰船动力系统方案进行评估,验证该方法的可行性和有效性。     

舰船上层建筑薄板结构可靠性评估研究

常规船舶可靠性评估主要用于舰船整体的可靠性评估,对单项特定项目的可靠性评估存在不确定度高的不足。为此提出舰船上层建筑薄板结构可靠性评估研究,构建硬件理查德·塞勒结构,基于薄板结构性能计算、疲劳性能计算、长期运行性能计算,建立舰船薄板结构可靠性评估模型;利用模型参数以及兼容端口设计,对薄板结构骨架进行提取分析,确定其加权系数代入评估模型,得出可靠性结论,完成提出的可靠性评估研究。试验数据表明,提出的可靠性研究较常规可靠性评估分析不确定度降低75.6%,精度提高63.3%。     

舰船电站电力负载的数学模型

正确确定舰船电站主要工况的计算负载，既是舰船电站进一步设计的基础，亦能评估所有的舰船电力系统真实性。通常这一问题对于有“平滑”电站负载图及与母型差别不大的特定舰船可以较好地得到解决。对于所有其余电站负载的计算值或是按照设计者、订货方、监督方三者之间的协议选取或者是将其不确定性留至系统的整个航行试验期间解决，后者在很大程度上其原理相对舰船有别于原型，包括新的海洋钻探装置及舰船、采掘装置、浮吊和起重船、拖网渔船等，即这些工程都装备数量庞大及功率高的生产装置，其运作在电力消耗工作状态下形成短时间的峰值和负载的深度降低。过程的复杂性和不可调节性造成不可能用普通方法来确定其计算负载。     

风浪中舰船稳性计算

提出了考虑突风度影响的舰船风倾力矩模型,以及基于舰船静、动稳性曲线,考虑了力臂修正量的舰船风浪中横浪及随浪稳性计算模型,并通过计算和动态仿真,验证了算法的有效性,可用于风浪中舰船稳性的安全评估。