恶劣海况下船舶最小推进功率对比研究

MEPC 76会议发布了“恶劣海况下船舶保持操纵性的最小功率准则”,并将其应用于EEDI所有船舶。论文根据该最新准则进行最小推进功率研究,并将其与2013最小推进功率临时导则对比,着重对风浪阻力、自航因子等进行研究。表明,MEPC 76导则修正案的要求与2013临时导则相比是比较宽松的。研究成果可为船舶工程最小推进功率评估提供参考。     

基于模型试验的船舶最小推进功率研究

根据最新的"2013恶劣海况下维持船舶操纵性的最小推进功率临时导则"对两艘新设计船舶开展了最小推进功率第一层次评估以及基于波浪增阻模型试验和理论计算的最小推进功率第二层次评估。评估结果表明,两艘船舶均不能满足第一层次评估要求,通过开展波浪增阻模型试验和理论计算,两艘船舶均能满足第二层次评估要求;同时,基于波浪增阻模型试验和理论计算的最小推进功率第二层次评估结果之间存在一定差异。论文研究成果为中国向MEPC会议提交最小推进功率提案提供了技术支撑。     

船舶最小推进功率导则应对研究

国际海事组织（IMO）海上环境保护委员会第76届会议（MEPC 76）以通函形式批准了“确定在不利海况下保持船舶操纵性的最小推进功率导则”（MEPC.1/Circ.850/Rev.3），中国提议的船舶低航速推力减额系数t和伴流分数w的默认取值（t=0.1,w=0.15）被正式采纳。论文梳理分析现有导则与临时导则的差异，总结中国在导则制定过程中开展的应对研究工作，对比分析主流船型对临时导则和现有导则要求的符合状况以及不同版本导则中风浪增阻预报方法的差异，评估推力减额和伴流分数取值对最小推进功率评估的影响，为船舶最小推进功率导则在国内履约实施提供指导。     

恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率临时导则浅析

MEPC.232（65）决议《2013恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率临时导则》从两个不同等级对船舶装机功率进行评估,以确保船舶的装机功率能维持船舶在恶劣海况下的操纵性。文章以载重量118?000?t的散货船为例,对该导则进行了阐述和分析。     

试验确定最小功率的方法及其与基线法对比

船舶能效设计指数(Energy Efficiency Design Index, EEDI)生效之后,为避免船舶的主机装机功率过小,在恶劣海况下因失去操纵性而发生危险,国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)发布了《恶劣海况下维持船舶操纵性的最小推进功率确定临时导则(2013)》。根据该导则,以某实船为例进行最小推进功率评估,重点说明基于增阻试验结果的简化评估法在船舶最小推进功率评估中的应用,并据此对验证流程进行梳理。在此基础上,比较采用该方法与采用基线法计算得到的结果的差异,并分析造成这种差异的原因。     

最小推进功率临时导则及其对选取主机功率点的影响

EEDI(能效设计指数)生效后,为避免装机功率过低,船舶在恶劣海况中失去操纵性而发生危险,IMO(国际海事组织)在第65届环保会(MEPC65)发布了"船舶在恶劣海况下维持操纵性的最小推进功率确定临时导则(2013)"。临时导则分为最小功率线方法和简化评估方法对主机功率进行评估。最小功率线评估方法的核心是考核主机在最大转速下可发出的最大功率,参考线通过统计资料回归得到。简化评估方法的核心是船舶在指定的海况条件下,达到规范要求的前进速度,考核主机是否可以发出船舶需要的功率和扭矩。结合一艘散货船的设计案例,研究了导则对主机功率点选取的影响。     

舵球推力鳍对最小推进功率的影响

针对安装有水动力节能装置的船舶,在最小推进功率的评估中,IMO临时导则的估算公式尚未涉及节能装置的影响。以数值模拟为主要手段,以大型散货船及其舵球推力鳍为研究对象,在验证了数值模拟方法的可靠性之后,重点对舵球推力鳍影响下的伴流分数、推力减额以及产生的节能效果进行了研究,为完善最小推进功率导则提供技术支撑。研究认为,临时导则第3.9条中静水阻力经验公式有良好的精度;舵球推力鳍对船舶静水阻力的影响很小,几乎可以忽略不计;数值计算结果显示,舵球推力鳍对推力减额、伴流分数有明显的影响,舵球推力鳍在超低航速时的节能效果远高于设计航速的节能效果,但是经验公式中并没有考虑节能装置在超低航速时对推进性能的影响。     

船舶能效设计指数与最小装机功率第一层次评估分析

根据《2013恶劣海况下船舶维持操纵性的最小装机功率临时导则》分析EEDI数据库中船舶的能效设计指数与最小装机功率第一层次评估,认为现阶段载重量低于2万t和高于30万t的散货船和液货船很难满足EEDI Phase1阶段的要求和最小装机功率第一层次评估要求,建议制定适用于该类船舶的最小装机功率导则。     

14000 kW救助船恶劣海况下失速系数数值研究

为研究救助船舶在恶劣海况条件下的失速性能,保证救助船舶的航行安全性,选取非线性势流计算方法和黏流CFD方法,计算KCS船在静水和规则波中的波浪增阻及船舶运动.将计算结果与船模试验数据进行对比可得:2种数值模拟计算方法在计算波浪增阻时,误差均在3.6％以内,但非线性势流理论方法相较于黏流CFD方法能够大量节约时间.因此,选定非线性势流理论计算方法为救助船数值试验计算方法,将救助船非线性势流理论计算结果与静水船模试验结果对比,在设计航速17.5 kn时,阻力误差绝对值为2.22％,选取方法有效.根据ITTC 2014年提出的失速系数计算方法进行目标船型失速预报,在设计航速17.5 kn条件下,5级海况时失速系数最大,为0.93,7级海况时失速系数最小,为0.66.     

基于势流理论的大型船舶最小装机功率波浪增阻预报

IMO组织对于船舶最小功率要求提出了严苛要求,为求得船舶最小功率要求需要计算船舶在极端海况下受到的总阻力,其中波浪增阻的计算最为困难。目前广泛采用的CFD方法在计算VLCC这类超大型船舶的波浪增阻时效率较低。为快速准确计算这类船舶的波浪增阻,本文以32万吨VLCC为例,利用水动力计算软件Aqwa分别计算出其在静水及波浪环境下受到的阻力,通过两者相减得到波浪增阻。与模型试验结果相比较发现,采用三维势流理论预报波浪增阻计算效率高且结果准确,可作为此类船舶开发前期的波浪增阻预报参考。但在单独计算静水及波浪中阻力时误差较大,不建议采取这一方法。本文验证了这一方法在低Frude数时的准确性,高Frude数时这一方法是否有效还需进一步验证。     

最小推进功率与螺旋桨参数影响分析

随着EEDI第3阶段实施日期迫近,对于采用常规推进方式的油船和散货船,必须借助第二层评估方法进行主机最小功率评估,“MEPC76导则”从法规层面正式确定了最小推进功率的第二层评估方法。本文针对船舶设计中,由于螺旋桨设计相对滞后可能带来最小推进功率评估不满足要求的风险,分析了影响最小推进功率评估结果的主要因素,对不同设计参数的螺旋桨进行最小推进功率评估并对比分析,通过计算分析,可知螺旋桨的设计参数,如螺距比、直径、盘面比、桨叶数以及主机额定转速功率,均会对最小推进功率评估结果产生一定的影响,通过本文研究,可为相关船型的设计开发以及螺旋桨设计满足最小推进功率评估要求提供一定的参考。     

超大型集装箱船全浪向波浪增阻预报技术研究

随着IMO最小推进功率规范的实施和ISO-15016实船测试航速修正方法的修订改版,波浪增阻研究引起广泛关注,成为当前船舶耐波性领域研究的热点和难点。虽然国际上针对迎浪情况的船舶波浪增阻已开展过较为广泛的研究,但对于斜浪和随浪等全浪向中的波浪增阻预报尚未取得突破性进展。该文首先阐述全浪向中的波浪增阻数值计算与模型试验方法,然后针对2万箱超大型集装箱船开展全浪向中的波浪增阻数值计算与模型试验研究。通过与商业软件和荷兰MARIN水池试验结果的比较,证明数值预报方法有效且计算结果优于商业软件、模型试验方法可行。研究成果可用于船舶在全浪向中的波浪增阻预报,进而可用于实船测试航速修正和最小推进功率规范校核等,具有较好的工程应用价值。     

半潜式平台全寿命期极值载荷的确定

基于三维势流理论和Morison方程对一半潜平台生存工况下4种特征波浪载荷进行了预报,研究了平台湿表面网格尺寸与计算时间的关系,并考查了平台杆件对波浪载荷的影响.研究了不同海况资料对长期预报结果的影响,以及浪向和海况对波浪载荷长期极值分布的影响.通过短期结果、长期结果以及简化公式计算结果的对比,发现南海特征严重海况的短期最可能极值与长期预报中10-8超越概率下的结果相当,而简化公式结果在量级上与前两者保持一致.研究结果对平台结构在恶劣海况中的极值设计载荷的确定具有指导意义.     

FPSO总纵强度计算方法分析

对常规运输船舶,一般用规范给出的经验公式进行评估,而FPSO因为船型、装载,尤其是必须承受的波浪条件与运输船舶显著不同,在恶劣海况下必须用直接计算法进行评估,概要介绍静水弯矩、波浪弯矩、横截面模数的计算方法,并给出FPSO工程计算实例。     

波浪增阻计算方法对船舶航速的影响分析

失速系数（ fw）是EEDI公式的计算参数之一。文章研究了典型海况下不同的波浪增阻计算方法对船舶航速以及fw的影响。文中主要基于三种波浪增阻理论计算模型,以肥大型船为研究对象,计算分析典型海况蒲氏六级下的波浪增阻系数的分布规律以及相同收到功率下的航速和fw。结果表明：三个理论模型计算得到的fw均低于模型试验结果;Model-3高估了不规则波中的波浪增阻值;Model-1和Model-2计算得到的fw与模型试验结果较接近。     

基于最小推进功率的阿芙拉级油船波浪增阻计算方法的研究

船舶能效指数(EEDI)的强制实施使得设计的船舶主机功率有一定程度上的降低。以阿芙拉级油船为例,评述几种波浪增阻计算方法以及其精度,并进一步开展第二层方法的评估。分析波浪增阻计算精度对最小推进功率评估的影响,为新船型的最小推进功率验证提供参考。     

船舶在随浪中的增阻和失速研究

针对国际拖曳水池会议(International Towing Tank Conference,ITTC)推荐的实船试航航速修正方法中对波浪增阻的修正未严格区分迎浪工况和随浪工况的情况,对一艘50500载重吨油船进行随浪规则波模型试验,并将所得结果与迎浪规则波模型试验结果相对比,研究船舶在随浪中的波浪增阻和运动规律.采用ITTC实船功率预报推荐的阻力推力一致法对该船进行实际海况下的失速预报分析,对比迎浪和随浪工况下的实船失速预报情况.结果 发现,在相同等级的海况下,随浪工况下的船舶失速比迎浪工况下的船舶失速小,且随着海况等级的提升,两者的失速差值越来越大.     

波浪增阻计算方法在船体型线优化设计中的应用

介绍MEPC65次会议中国提交的波浪增阻计算方法,并将其应用于某油船的型线优化设计研究中,比较分析计算结果和试验结果,认为该计算方法用于指导风浪中的型线优化工作是行之有效的。     

长周期波无遮掩海域离岸防波堤季风期临时防护设计与研究

通常情况,处于施工阶段的防波堤结构无法在每年海况恶劣的季风期来临前按照设计全部完成,结构的整体和局部稳定性都未达到设计要求的性能,季风期在建防波堤结构安全有着重大隐患,需要对施工中的防波堤进行临时防护。项目结合现场历史波浪数据,通过理论计算确定临时防护断面,再通过物模试验进行验证,最终达到临时防护方案的合理经济。     

恶劣海况下船体波浪载荷的统计推断

介绍恶劣海况下船体波浪载荷(包括波浪和合成弯矩)统计推断的计算方法,并以某一高速排水型船舶作为算例进行计算。首先,按30 min短期海况估算该船的船舯波浪弯矩、砰击弯矩和合成弯矩统计特征值并与测量结果进行比较;其次按4 h海浪稳定假设,给出统计推断;最后,对巨浪海况完成算例船舶的波浪弯矩和合成弯矩的统计推断,并简要分析船体的总纵强度。