规则波浪中舰船不规则摇荡运动计算分析

采用舰船波浪中操纵性基本方法建立操纵与摇荡耦合动力学方程,简化后得到摇荡耦合动力学方程.针对文献资料进行了舰船规则斜浪中航向保持运动模拟,结果显示,规则波浪中操纵与摇荡耦合运动响应出现不规则摇荡运动现象,而摇荡耦合运动响应则不出现不规则摇荡运动现象.通过对遭遇频率的频谱分析,得到规则波浪中操纵与摇荡耦合运动的不规则响应...     

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。     

水面舰船波浪弯矩计算方法研究

我国现行《舰船通用规范》适用于设计水线长不超过160m的水面舰船,当设计水线长在160～200m时,规范规定参照执行。随着舰船的尺度逐渐加大,波浪载荷的计算问题更加复杂。比较了4种规范的波浪载荷计算公式,并应用线性切片理论,采用短期和长期预报的方法,计算大尺度舰船的垂向波浪诱导弯矩值。因此,对于一定范围内的大尺度水面舰船,采用"通用规范"所得波浪载荷值计算船体强度还有一定安全性,并可运用多种计算方法合理选取波浪弯矩值。     

规则波浪中舰船纯稳性丧失计算研究北大核心CSCD

[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。     

规则波浪中舰船操纵与横摇耦合运动模拟及特性分析

采用六自由度舰船操纵性方程与横摇波浪力矩耦合构成动力学模型,对舰船在规则波浪中的操纵与横摇耦合运动特性进行了模拟研究.其中操纵性方程采用MMG模型,波浪力矩由切片法计算,舰船航向按PD控制.模拟计算了某船正横规则波浪下保持航向的横摇运动,计算结果与单自由度理论结果进行了比较,其幅频曲线与相频曲线两者符合较好,间接证明了耦合构成动力学模型的有效性.在此基础上计算了不同浪向角和航速下的横摇运动,以横摇等值极坐标曲线表征舰船规则波浪中的横摇特性,从而给出了规则波浪下舰船耦合动力学所描述的运动特征.     

舰船在波浪中优选航向航速的计算

舰船在波浪中航行时,波浪引起的横摇、纵摇、升沉、甲板淹湿、砰击等因素会影响舰船完成其任务甚至危及航行安全。因而在大风浪中航行时,为了进行正常作业或为了航行安全常常需要调整航向航速。为了及时选择最佳的航向航速,本文提出的方法是:根据在原航向上测得的纵摇与横摇的数据估计出当时的海浪谱参数,根据该浪谱参数预报改用其它航向航速后船的纵摇、横摇、升沉的幅值及甲板淹湿、砰击的概率,在此基础上选出航向航速的可行范围及最佳值。本文提出的所有计算均由计算机自动完成,从而使在波浪中调整航向航速的决策方法由传统的依靠驾驶员的经验估计变为用计算机自动进行定量分析。     

高海情下舰船摇荡预报新方法

在高海情下,舰载机起降、双船或多船补给等海上作业都具有较高的风险性,为了避免发生事故,有必要对舰船的摇荡进行预报.此文介绍了两种新方法微成分分析预报方法和基于经验模态分解的预报方法.微成分分析预报方法预报时间较长;基于经验模态分解的预报方法可以对非平稳信号进行处理,更接近于海上实际情况.     

基于CNN的波浪中船舶摇荡运动智能预报

准确预报波浪中船舶的摇荡运动对保障船舶的航行安全和正常营运具有重要意义.研究应用卷积神经网络(CNN)对船舶在波浪中的垂荡-纵摇耦合运动进行预报研究.对船舶在不同规则波激励下的垂荡-纵摇耦合运动进行分析,对比CNN与长短期记忆(LSTM)神经网络的预报结果,验证CNN模型的预报性能.数值模拟得到船舶在白噪声谱和JONSWAP谱激励下的不规则垂荡-纵摇耦合运动响应,应用CNN模型对所构造的训练集进行学习,并对测试集进行预报.对比CNN与LSTM的预报结果,检验CNN在不规则波中船舶摇荡运动方面的预报性能.结果表明:CNN和LSTM神经网络具有同级预报精度,可对船舶在波浪中的垂荡-纵摇耦合运动进行准确预报.     

基于切片理论的波浪载荷直接计算

提出了波浪载荷直接计算方法。该方法基于线性切片理论,在频域范围内进行。通过水动力分析得出波浪载荷的响应幅值算子,采用统计方法对波浪载荷进行长期预报,并将线性波浪载荷预报结果进行非线性修正,以模拟实际波浪载荷的非线性效应。最后以某一船型为例,结合IACS推荐的波浪谱和波浪散布图以及超越概率,采用该方法进行了计算并将计算结果与规范值进行了比较。     

基于CNN的波浪中船舶摇荡运动智能预报

准确预报波浪中船舶的摇荡运动对保障船舶的航行安全和正常营运具有重要意义。研究应用卷积神经网络（CNN）对船舶在波浪中的垂荡-纵摇耦合运动进行预报研究。对船舶在不同规则波激励下的垂荡-纵摇耦合运动进行分析,对比CNN与长短期记忆（LSTM）神经网络的预报结果,验证CNN模型的预报性能。数值模拟得到船舶在白噪声谱和JONSWAP谱激励下的不规则垂荡-纵摇耦合运动响应,应用CNN模型对所构造的训练集进行学习,并对测试集进行预报。对比CNN与LSTM的预报结果,检验CNN在不规则波中船舶摇荡运动方面的预报性能。结果表明：CNN和LSTM神经网络具有同级预报精度,可对船舶在波浪中的垂荡-纵摇耦合运动进行准确预报。     

规则波中船舶非线性波浪弯矩的时域计算

本文提出了一种预报船舶在迎浪规则波中升沉和耦合运动以及垂向弯矩的非线性响应的方法。本方法的实质是线性切片理论的延伸与推广,它在原切片理论的载荷公式中加入了非线性的浮力项、非线性的流体动量力及阻尼力项。在时域中求解耦合运动方程组,在此基础上分别求解将船体视为刚体和弹性梁的垂向弯矩。此非线性理论计算值与线性理论计算值及模型试验结果作了比较,非线性计算模拟与模型试验结果一般可达到良好的一致性。在船舶总纵强度研究有特定价值的波长范围内,本方法能有效地用来预报垂向弯矩,     

考虑流固耦合影响的桩基波浪力简化计算方法

离岸深水全直桩码头,由于其桩基的自由高度大、柔度增加、自振周期长,且位于无掩护开敞海域,波浪与结构相互作用问题突出。如何考虑流固耦合作用对桩上波浪力的影响,并建立便于工程应用的计算方法,是工程实践提出的亟待解决的课题。文中利用有限元软件ADINA建立了水体和桩基结构相互作用的三维有限元数值模型,并采用有限元数值模型对考虑流固耦合影响的改进Morison波浪力计算公式进行了验证。采用改进Morison波浪力计算公式研究了流固耦合对桩身波浪力的影响,并给出了考虑流固耦合影响的波浪力放大系数图表。在此基础上,提出了考虑流固耦合影响的波浪力简化计算方法。     

舰船摇荡运动数据采集及混沌特性分析

针对波浪中的舰船摇荡运动难以用微分方程进行描述的矛盾,提出了通过实船试验获取摇荡时历进而分析其机理的方法.详细介绍了舰船摇荡运动数据采集的设备、方法和步骤.对实测数据进行的定性分析和定量计算表明,所采集的实船摇荡时历是混沌时间序列,表明实际非规则波中的舰船摇荡运动具有混沌特性.     

破损舰船运动与波浪载荷预报方法

为了研究舰船舱室破损对船体运动与波浪载荷的影响,采用三维频域势流理论,计算了发生第二类舱室破损后舰船在斜浪规则波上的运动与垂向弯矩。以一典型破损情况为例,计算了船舶破损后的浮态及稳性,并与破损前进行了比较,结果显示,横摇运动及垂向弯矩明显增加,而其它5个自由度运动则有所减小。基于船舶静力学原理,分析了舰船破损对浮态及稳性的影响。最后,使用格林函数法研究了舱室进水导致的液舱晃荡,结果表明,液舱晃荡附加质量在某些频率附近有明显的共振效应,必须通过阻尼系数考虑流体粘性的影响,避免产生非物理结果。     

波浪对穿浪双体船摇荡运动的影响

穿浪双体船作为一种新船型,逐渐在近海高速客运领域中发挥重要作用。研究穿浪双体船在不同海况条件下的摇荡运动规律具有重要意义。本文采用修正切片法计算某穿浪双体船的纵摇、垂荡以及横摇运动的幅值响应函数,并采用谱分析的方法统计计算其在不同海况条件下的摇荡运动规律,通过零航速时计算结果与试验结果的比较,验证了本文计算方法的正确性。最后,对本文计算对象在不同海况条件下的摇荡运动规律进行了分析。     

海船波浪弯矩计算方法

本文运用切片法和北大西洋风浪统计资料,估算了六组船舶的波浪弯矩。其中每一组都由三十艘同样长度的船组成,它们的线型特征与三十艘实船相同,这些船包括有干货船、散货船、油船和客船等。六组船的船长分别为100米、150米、200米、250米、300米和350米。通过分析船长和方形系数对波浪弯矩的影响,得出了一个类似“规范”所用的波浪弯矩简单计算式,可供船舶设计时参考。     

舰船优化设计中耐波性计算方法的探讨

在舰船优化设计过程中,要求所采用的耐波性能计算程序计算速度快而且对原始数据的完整性要求不高,比如设计初期往往没有完整的型值。本文了一个简化的耐波性能计算方法,包括简化的水动力系数计算方法和简化的方程。为了验证其准确性,将其结果与ＳＪＴＵ耐波性理论计算程序、ＤＮＶ的商业程序以及实验进行了比较,显示该方法可以用于工程设计。     

舰船搁浅应急计算方法

根据舰船静力学原理提出搁浅而未破舱情况下的有关搁浅部位与海底的摩擦力以及搁浅位置确定的应急计算算法；该应急算法对快速处置搁浅具有较高的应用价值，同时为搁浅自动判析系统的研制提供了合理数学模型。     

最小推进功率计算中波浪增阻计算方法研究

IMO推出最小推进功率计算导则,以防止在减小EEDI指数过程中无限降低主机功率,保障船舶在恶劣海况下的航行安全.论文介绍了最小推进功率计算的流程,特别是计算航速和风浪环境条件的确定,重点研究其中波浪增阻的计算.基于RANS方法构建数值波浪水池对船舶在波浪中的运动进行模拟,可得到稳定、高质量的波浪场和稳定的船体运动响应....