瘫船稳性第二层薄弱性衡准技术研究

基于IMO第二代完整稳性草案中瘫船稳性第二层薄弱性衡准的有关内容,探讨了不规则横风横浪作用下瘫船倾覆概率的数值计算方法,开发了瘫船稳性第二层薄弱性衡准评估计算程序,同时对影响倾覆概率的因素进行了研究。计算中假定船舶处于瘫船状态,其横摇运动符合单自由度非线性横摇模型,外力扰动力矩包括风作用和波浪作用两方面。风浪作用均采用力矩谱方式表达,并结合北大西洋波高周期分布散点图设置环境条件,计算给定暴露时间内特定海区的瘫船倾覆概率。     

基于局部线性化方法的瘫船稳性敏感性分析及衡准完善

[目的]瘫船稳性是当船舶失去动力后,在横风横浪状态下发生共振横摇甚至倾覆的运动模式,是公认的较危险的稳性失效模式。国际海事组织(IMO)船舶设计与建造分委会(SDC)预计将于2019年完成第2代完整稳性衡准规则定稿,目前亟需大量的样船计算以完善规则。[方法]基于局部线性化方法,对3艘集装箱船进行了瘫船稳性第2层衡准校核计算,并分析了瘫船稳性敏感性与船舶各设计参数的关系。[结果]分析结果表明,随着船舶吃水深度的增大,船舶倾覆概率将先增大后减小,并对第2层衡准的标准值选取及衡准完善提出了建议。[结论]可为瘫船稳性衡准研究提供技术支持。     

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。     

IMO船舶瘫船稳性倾覆概率研究

目前国际海事组织(IMO)第二代完整稳性衡准工作组正在制定瘫船稳性薄弱性衡准。针对IMO瘫船稳性第二层衡准草案,首先对瘫船稳性第二层薄弱性衡准方法进行了分析。其次考虑风浪的联合作用,采用单自由度非线性横摇运动方程,利用IMO提供的国际标准船模CEHIPAR 2792,研究了GZ曲线分段线性方法和不同有效波倾系数对概率计算方法的影响。最后,通过计算不同风浪环境条件下船舶的倾覆概率,给出了不同概率计算方法的结果,验证了分段线性化方法计算倾覆概率的可靠性。     

瘫船稳性薄弱性评估样船计算分析

国际海事组织IMO目前正在制定第二代完整稳性衡准,其中瘫船稳性薄弱性衡准是其中的重要内容。基于IMO SDC 1/INF.6瘫船稳性失效模式薄弱性衡准草案的相关内容,开发了瘫船稳性薄弱性衡准第一层和第二层计算程序,并进行了11艘样船计算,样船包括渔政船、油船、巡逻船、海域看护船等。对于各种船型分别进行满载、设计和压载三个吃水状态的瘫船稳性薄弱性评估,根据计算结果分析了第一层和第二层的协调性,为制定瘫船稳性第二层薄弱性衡准提供参考。     

船舶参数横摇薄弱性衡准样船计算分析

目前IMO正在制定第二代完整稳性规则,参数横摇薄弱性衡准是其中的重要内容。论文基于IMOSDC1/INF.8参数横摇薄弱性衡准草案以及通讯组后续2次的修改草案,开发了参数横摇薄弱性衡准第一层和第二层计算程序。通过对C11船的薄弱性衡准计算,验证了该程序的可靠性。然后对16艘船舶共48种载况进行样船计算,并对参数横摇第一层薄弱性衡准和第二层薄弱性衡准的协调性进行了分析。这些为参数横摇薄弱性衡准的制定提供参考。     

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.     

IMO瘫船稳性倾覆概率分段线性化和敏感性分析

国际海事组织(IMO)第2代完整稳性规则预计将于2019年定稿,目前仍处于大量样船的计算与完善阶段。处于横风横浪联合作用下产生大幅横摇甚至倾覆的瘫船状态,被公认是相对危险的稳性失效模式。因此基于瘫船稳性第2层衡准,针对2艘集装箱船,利用分段线性化方法得到横摇运动方程的解析解,并据此进行倾覆概率的计算。在样船计算的基础上同局部线性化结果进行对比,并对影响倾覆概率的敏感性因素进行分析:延长暴露时间、高峰宽频的波浪谱、选择GZ曲线顶点为分段分界点等均能提高衡准的安全裕度。在此计算分析的基础上为完善IMO瘫船稳性衡准的制定提供技术支撑。     

超大型集装箱船参数横摇全面校核与安全评估

[目的]由于超大型集装箱船在波浪中稳性高的变化较为显著,对其参数横摇校核与安全评估要求较高,因此,[方法]基于参数横摇模式,针对在迎浪中航行的某10 000 TEU集装箱船,对其各个装载状况逐一并逐级进行计算。自主开发基于典型弱非线性三自由度模型的数值预报方法,对不满足第2层衡准要求的载况进行时域模拟,并综合考虑航速、波况的影响,全面探索其可能发生参数横摇的工况。[结果]根据衡准结果,得出相应的安全性评估与规避措施:降低重心高度、适当提高航速、尽量避免船舶横摇固有周期约等于2倍遭遇周期等均能有效避免参数横摇的发生。[结论]对10 000 TEU集装箱船进行的参数横摇全面校核评估能够更好地指导超大型集装箱船的总体设计,提高安全水平,具有较高的工程应用及参考价值。     

船舶瘫船稳性倾覆概率计算方法研究

目前国际海事组织(IMO)第二代完整稳性衡准工作组正在制定瘫船稳性薄弱性衡准。本文针对2014年IMO船舶设计建造分委会(SDC)第一次会议草案,首先分析草案中意大利提出的瘫船稳性第二层薄弱性衡准方法,并对该方法进行了详细的介绍。其次根据草案方法采用考虑风浪的联合作用的1DOF非线性横摇运动方程,GZ曲线采用不同的拟合方法,有效波倾采用简化计算公式和已有数据拟合的两种方法,编制了相应的计算程序。最后利用标准船模CEHIPAR 2792计算了不同风速下倾覆概率,根据计算结果分析了不同的GZ曲线拟合方法及有效波倾的计算方法对倾覆概率的影响,并对瘫船稳性第二层薄弱性衡准方法提出修改意见。     

船舶横摇阻尼的CFD数值模拟研究（英文）

船舶横摇阻尼是影响参数横摇和瘫船稳性等大幅横摇运动的关键参数。文中基于非定常RANS方程在静水中对模型2792进行了自由横摇衰减的数值模拟,该模型是船舶第二代完整稳性衡准制定中瘫船稳性研究的国际标准船模,数值模拟中采用了两种网格类型,一种是滑移网格,另一种重叠网格。计算结果表明,数值模拟的自由横摇衰减曲线和模型试验结果吻合良好,另外CFD计算的横摇阻尼与试验值的误差小于Ikeda’s经验公式计算的误差,证明非定常RANS方程可用于预报横摇阻尼。     

船舶横摇阻尼的CFD数值模拟研究

船舶横摇阻尼是影响参数横摇和瘫船稳性等大幅横摇运动的关键参数.文中基于非定常RANS方程在静水中对模型2792进行了自由横摇衰减的数值模拟,该模型是船舶第二代完整稳性衡准制定中瘫船稳性研究的国际标准船模,数值模拟中采用了两种网格类型,一种是滑移网格,另一种重叠网格.计算结果表明,数值模拟的自由横摇衰减曲线和模型试验结果吻合良好,另外CFD计算的横摇阻尼与试验值的误差小于Ikeda's经验公式计算的误差,证明非定常RANS方程可用于预报横摇阻尼.     

参数横摇薄弱性衡准评估软件的开发与应用

目前国际海事组织(IMO)正在制定包括参数横摇在内的第二代完整稳性衡准。基于工信部高新技术船舶项目"船舶第二代完整稳性衡准技术研究",根据IMO船舶建造与设计委员会第2次会议中提出的参数横摇薄弱性衡准提案,首先采用静平衡法处理波浪中不同横倾角时的升沉和纵倾问题;然后对瞬时湿表面进行压力积分求解稳性的变化,同时利用Fortran工具开发了参数横摇薄弱性衡准计算源代码,利用Ajax技术开发了评估软件操作界面;最后利用实船验证该评估软件的可行性,为第二代完整稳性评估软件的推广奠定基础。     

横风横浪中破损船舶瘫船稳性倾覆概率研究

为了评估船首破损以后的倾覆概率,基于完整船舶瘫船稳性研究,尝试将破损船舶时域进水过程和倾覆概率计算结合。用Monte Carlo方法数值模拟某船破损以后的倾覆概率,采用四阶Runge-kutta方法求解横摇运动方程,研究不同载况下的倾覆概率和稳性高度变化。计算结果表明:相比完整船舶,破损船舶的短期和长期倾覆概率都增大;而在进水过程中,破损船舶的倾覆概率先减小后增大,到进水终了时刻达到最大。研究成果可望为破损船舶瘫船状态下的倾覆机理和波浪中破舱稳性衡准的制定提供技术支持。     

船舶参数横摇数值计算与力学机理分析

[目的]参数横摇是船舶在波浪中的特殊失稳现象,现有研究认为,波浪经过船体时稳性参数的变化是激发船体横摇的主要原因,但其力学机理并不明确。[方法]首先,基于惯性坐标下的垂荡和纵摇耦合运动方程,以及船体坐标下的横摇运动方程,建立垂荡、纵摇和横摇的混合动力学模型;然后采用所提出的摇荡耦合切片计算方法,数值计算船舶参数横摇运动,分析数值计算的横摇运动规律,并基于能量原理提出发生参数横摇的衡准。[结果]研究结果表明,船舶发生参数横摇的力学机理是,在横摇角增大过程中回复力矩系数吸收的能量小于横摇角减小过程中回复力矩释放的能量;发生参数横摇的衡准是,回复力矩系数一阶谐波分量的相位角位于[0,π]内。[结论]明确参数横摇力学机理有助于深入认识参数横摇失稳模式的物理本质,提出的参数横摇衡准对于船舶第2代完整稳性衡准的制定具有参考意义。     

C11集装箱船参数横摇发生敏感性因素分析和改善措施研究

中船重工702所研发了二代稳性验证评估软件平台,为二代稳性数值评估提供了方便实用的服务平台。结合两层横准和702所开发的稳性评估软件平台,进行了十余条船舶样船参数横摇分析,发现C11集装箱船没有通过第一层和第二层横准。在样船分析基础上对C11船舶参数横摇发生敏感因素进行了分析,包括舭龙骨面积和重心高。针对该船,进行了船艏和船艉船体型线的改进,达到了改善参数横摇的目的。     

船舶第二代完整稳性机理及船舶操纵技术分析

为增进船舶航行安全,分析船舶第一代完整稳性规则的局限性及其发展趋势,探讨船舶第二代完整稳性的架构机理。从第一层稳性衡准的参数横摇、纯稳性丧失、瘫船稳性、骑浪/横甩和过度加速度等5种稳性失效模式的评估方法及其与船舶静态参数、动态参数的关系入手,分析基于第二代完整稳性衡准的船舶操纵性能,提出确保稳性满足规则要求的船舶操纵技术和措施。     

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。     

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。