第二代完整稳性瘫船失效模式直接评估方法研究

国际海事组织(IMO)在第二代完整稳性规则的制定中,针对每一种失效模式提出了3层薄弱性衡准.目前,瘫船稳性失效模式薄弱性衡准已经完成了第1、2层次的内容,第3层次直接评估方案还未形成.本文基于IMO船舶设计与构造分委会第一次会议(SDC1)提出的第2层薄弱性衡准草案中关于瘫船稳性的相关内容,采用单自由度横摇运动数学模型,编制数值计算程序,模拟船舶在极端恶劣条件下风浪联合作用的横摇运动,计算给定暴露时间船舶倾覆概率.将计算结果与CEHIPAR2792标准模型试验结果进行对比,验证并分析数值方法的可行性,为确定该失效模式的直接评估方法提供参考.     

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.     

纯稳性丧失和瘫船稳性薄弱性衡准实船验证分析

国际海事组织(IMO)正在制定第二代完整稳性衡准,并计划于2019年开始强制实施.该稳性衡准涵盖了5种稳性失效模式:参数横摇、纯稳性丧失、过度加速度、瘫船稳性和骑浪/横甩.衡准评估由薄弱性衡准和稳性直接评估组成.本文采用实际运营的4艘油船和3艘渔政船对最新草案中纯稳性丧失和瘫船稳性的薄弱性衡准进行了计算,分析了第一层和第二层薄弱性衡准的一致性,为纯稳性丧失和瘫船稳性薄弱性衡准的制定提供参考.     

第二代完整稳性衡准的研究进展及评估方法综述

文章对IMO第二代完整稳性衡准的发展作了简要的介绍,对第二代完整稳性中的参数横摇、纯稳性丧失、瘫船稳性、骑浪/横甩以及过度加速等五种稳性失效模式的研究进展进行了综述,同时给出了该五种稳性失效模式的第一层薄弱性衡准、第二层薄弱性衡准以及直接评估方法,可供船舶设计人员参考。     

基于IMO第二代完整稳性的养殖工船稳性

深远海可移动养殖工船是一种新型船型,目前国内尚未针对其稳性指标给出明确的规范。为此,选取几种具有代表性的样船,基于国际海事组织（IMO）第二代完整稳性衡准对其改装成养殖工船之后的稳性衡准进行计算,分析主尺度和船型系数等因素与第二代完成稳性衡准的关系,以对养殖工船在极端海况下稳性安全的设计提供参考。     

IMO第二代完整稳性衡准对现有万箱船设计的影响

国际海事组织（IMO）正在制定基于水动力学的第二代完整稳性衡准,新衡准的实施必然对现有船舶的设计带来巨大影响。集装箱船大型化是航运界的发展趋势,万箱船船型订单近年也大幅上升。已有的事故发现大型集装箱船对参数横摇、过度加速度等衡准相对敏感,但现有船舶的设计对此类事故模式考虑较少,因此有必要开展相关研究。本文选取了某万箱集装箱船,对其大量装载工况进行四种稳性失效模式的计算分析,研究了第二代完整稳性的实施对大型集装箱船的稳性影响,并对其装载、设计等提出一定的建议。     

国内第二代完整稳性衡准研究主要成果和重点发展方向

  目的  国际海事组织(IMO)对第2代完整稳性衡准的制定工作正处于不断推进与完善阶段,其中,瘫船稳性第1,2层薄弱性评估方法因是基于不同的原理制定,故样船评估结果的一致性问题较为明显,需进一步讨论分析评估方法的准确性。  方法  横摇周期是影响评估结果的主要因素。首先,基于船舶运动微分方程,对使用现有横摇周期计算方法进行评估存在的问题予以分析讨论;然后,将SDC 5/6/8标准中的横摇周期计算方法运用到瘫船稳性第1层薄弱性衡准中,编写程序;最后,选取24艘样船72种载况,采用现有方法和修正方法对计算结果进行对比分析  结果  结果表明,对于非线性特征明显的船舶,使用该横摇周期计算方法进行薄弱性评估,可以得到更加准确的结果。  结论  建议使用基于非线性的横摇周期计算方法进行薄弱性评估以及后续操作限制的制定。     

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。     

内倾船骑浪概率评估方法和安全边界研究

针对与横甩密切相关的骑浪运动,构建了规则波中纵荡-横荡-横摇-首摇4自由度耦合运动数学模型,其中包含了波浪绕射、非线性水动力导数、静水中横倾产生的水动力和非线性横摇阻尼等因素。在螺旋桨推力和舵力模型中考虑了波浪粒子速度、螺旋桨和舵实时出入水以及双桨、双舵对首摇力矩的影响。基于规则波中骑浪数值预报,采用临界波法建立了不规则波中船舶骑浪概率评估方法。以一艘非常规双桨双舵内倾船为例,计算了内倾船在长期海况和短期海况中骑浪发生的概率,并开展安全边界研究,获得了船舶骑浪危险区域边界。建立的船舶骑浪概率评估方法可为骑浪/横甩直接稳性评估提供技术支撑。     

二代稳性衡准纯稳性丧失直接评估方法研究(二)

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,本文提出了纵荡-横荡-横摇-首摇4自由度运动耦合的标准数学模型,进行了纯稳性丧失直接评估.该方法首先基于MMG操纵性标准方法,构建纵荡-横荡-横摇-首摇4自由度运动方程,同时考虑了舵控制方程,其次在纵荡、横荡、横摇、首摇方程右边考虑时域波浪力/力矩,且横摇方程右边进一步考虑了粘性横摇阻尼力矩和波浪中复原力臂变化.最后采用ONR内倾船进行了尾斜浪中纯稳性丧失直接数值计算,为纯稳性丧失直接稳性评估衡准的应用奠定了基础.     

IMO第二代完整稳性骑浪横甩衡准规范研究

本文针对国际海事组织(IMO)目前正在制定的第二代完整稳性衡准中的骑浪/横甩稳性失效模式展开了研究,详细阐述了最新的衡准草案规范并编制了计算程序。在此基础上,以一条远洋渔船为例,开展了静水阻力拖航试验,研究了规范中所涉及的输入参数对于衡准校核结果的影响,包括静水阻力、螺旋桨推力系数等。结果表明,静水阻力数据对于校核结果的影响很大,而螺旋桨推力系数等的影响则较小。本研究对于IMO确立该衡准规范具有参考价值,对于船舶设计人员也有一定的指导意义。     

改善船舶完整稳性的措施

介绍了我国规范对船舶稳性的具体要求 ,讨论了改善船舶完整稳性的主要措施和辅助措施。介绍了一艘实船 ,通过采取增大舭龙骨、减少受风面积和重心高度 ,增设固定压载等措施 ,改善了完整稳性 ,达到了规范的要求     

螺旋桨尾流动态结构实验研究

  目的  为研究船舶横摇过程中粘流场细节以提高横摇阻尼数值模拟精度,  方法  开展了粒子图像测速（PIV）技术在静水强迫横摇水动力测试中的应用研究。首先,采用自制的强迫横摇装置在水池中开展某驳船在不同摇幅和振荡周期下船舶横摇水动力与舭部流场的同步测试。观测舭部粘流场在船体振荡过程中的变化规律,研究横摇阻尼系数随摇幅和周期的变化规律。然后,将模型试验测试结果与计算流体动力学（CFD）软件模拟结果进行对比。  结果  结果表明,CFD预报船舶横摇整体阻尼系数精度较好,但预报的局部流场细节与模型试验测试结果间存在一定的差异,  结论  需在模型试验技术和CFD预报技术上开展进一步研究。     

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。     

船舶坐滩搁浅后的稳性研究

主要研究船舶坐滩搁浅情况下稳性变化的规律 ,讨论由于潮位的下降而出现负初稳性时 ,临界吃水的计算方法 ,分析一般船型的船舶可能处于负稳性的现象 ,提出搁浅后脱浅的方法。     

船舶纵向下水曲线直接计算法

提出一种船舶纵向下水曲线的直接计算法。将船体外表面假设为刚性面,利用商用有限元软件ABAQUS/AQUA模块对纵向下水曲线进行直接计算。针对一艘方形驳船,将直接计算获得的6条下水曲线与传统邦戎曲线方法的结果进行比较,两者吻合很好;通过针对一艘型线变化较大驳船的计算,发现该方法对网格尺寸不敏感,验证了所提方法的准确性和便捷性。将该方法进一步应用于Wigley船型和油船,验证了其可行性和普适性。算例表明,所提出的直接计算法具有潜在的工程应用价值。