波浪对船舶非线性横摇阻尼的影响

横摇非线性阻尼通常是在静水中进行横摇衰减试验确定。本文通过在波浪水池中进行不规则波的船模横摇衰减试验，研究了波浪对非线性横摇阻尼的影响。研究发现波浪的存在使横摇阻尼线性部分减少，非线性部分增加；采用随机减量法得到非线性横摇阻尼时，门槛值不同所得到的阻尼也不相同，一般说来，门槛值越大，阻尼非线性成分增加，而线性成分减少。     

非线性横摇阻尼模型的辨识

本文以Taylor级数展开法表示非线性横摇阻尼模型的一般表达式,依据船模强制横摇的实验结果,提出了一套较完整的非线性阻尼模型辨识技术。它不仅能对各种阻尼模型进行准确的参数辨识,而且能对各种阻尼模型的效果进行实验检验,从而获得合理的阻尼模型形式及准确的参数。本文还应用可控力矩式横摇激振装置进行了船模强制横摇试验,试验结果稳定可靠,对非线性阻尼模型的辨识效果良好,辨识结果可信。     

两栖车辆非线性横摇阻尼系数估计

为了估计两栖车辆非线性横摇阻尼系数,根据能量法提出了能量损耗函数概念,并根据两栖车辆自由横摇衰减曲线确定实验的能量损耗函数,再采用最小二乘法来确定非线性阻尼系数.为了考察该方法的有效性,通过数值仿真的方法生成模拟自由横摇衰减曲线,采用提出的方法预报了不同初始条件下的阻尼系数,最后根据两栖车辆的自由横摇衰减曲线,估计了平方型的阻尼系数.结果表明该方法精度高、操作简单,不但适用于小角度横摇,而且适用于大角度横摇.     

渔船非线性横摇理论研究分析

为讨论船舶在波浪中的非线性横摇,应用非线性动力学的方法对现象进行理论分析,得到主共振情况下船舶运动稳态响应的解析解,并对实船进行稳定性分析。通过不同波浪条件下船舶非线性横摇运动的模拟计算,预报船舶在横浪中的横摇运动,预报结果与试验结果比较一致。     

船舶非线性横摇参数激励研究

本文讨论了船舶在海浪上运动时参数激励产生的机理，建立了船舶参数激励和波浪激励非线性横摇运动方程，为研究倾覆机理奠定了基础。     

波浪中三体船非线性横摇运动近似解析解及特性分析

为了深入研究三体船横摇运动特性,本文应用多尺度法计算了波浪中非线性横摇运动的近似解析解,并通过数值方法及模型试验进行了三体船适用性验证.研究结果表明:三体船型的特殊性引起的非线性横摇阻尼和非线性恢复力使其具有特殊的横摇运动特性.其中,非线性阻尼主要影响横摇幅值变化,特殊的高阶非线性恢复力导致幅频曲线刚度渐硬,小阻尼共振状态下可能会发生不稳定大幅横摇运动.该研究从理论角度解释了三体船在波浪中可能表现出的与常规单体船不同的大幅横摇、跳跃、多值等非线性现象.     

基于横摇衰减数据的横摇阻尼估算方法对比研究

基于自由横摇衰减曲线估算船舶横摇阻尼是一种常用工程手段,由于衰减曲线估算阻尼的方法众多,导致阻尼估算结果存在差异。为实现获取高精度阻尼预报方法的目的,本文首先对近年来出现的基于衰减曲线估算横摇阻尼的方法原理进行详细分析,扩展其适用范围,按照原理将方法分为基于分段线性假设与基于参数识别两类。其次利用标准模型（DTC）的横摇数据,验证并比较不同方法的特点,分析阻尼系数估算的误差来源。结果表明,横摇阻尼估算精度与使用的方法强相关,推荐物理意义明确、误差来源少、对测量噪声与误差不敏感的Froude能量法作为初步阻尼评估方法,若能找到足够精确的阻尼模型,则可进一步使用具有内在的噪声抑制机制、不需要预估阻尼系数初值、存在唯一解的Prony-SS方法以提高识别精度。     

船舶横摇非线性运动最大值预报

横摇运动振幅渐近分布属于指数型分布，根据应用Markov过程理论得到的极值分布推导了最大值分布公式，同时提出了最大值预报方法。计算表明用此方法预报的最大值与实际统计的最大值非常接近，它比用线性理论预报的最大值误差要小，证明本文提出的最大值预报方法是可行的。     

船舶非线性横摇运动动态突变特性及控制

船舶运动的稳定性直接影响到船舶航行的安全,如果受到外界干扰,船舶会发生运动突变。本文阐述船舶发生突变时的运动状态和幅值变化,最后进行实验仿真。数据结果表明,在亚临界分叉突变时,系统的极限环是不稳定状态,幅值会无限的增大,会导致船舶事故。     

船舶非线性横摇运动数值模拟研究

非线性大角横摇运动是危害船舶安全的重要因素,也是船舶水动力学关注的热点及难点问题。文章采用CFD方法,对某型驱逐舰船模在不同波长规则波中横浪航行时的横摇运动进行了数值模拟。通过与水池实验比对,数值仿真得到的稳定横摇幅值与实验值的误差在10%左右。同时,数值模拟证实了非线性横摇的两种典型特征—“多值”及“跳跃”现象。数值模拟结果表明,CFD方法可作为研究船舶非线性横摇运动的有效手段。     

超大型浮体结构考虑非线性项的波浪力响应计算

为求解超大型浮体结构波浪响应问题,将其简化成弹性梁板模型。以有限元软件为基础来建立超大型浮体结构的弹性梁板模型,在势流理论的基础上,将速度势分解为入射势、绕射势和辐射势三部分,并利用格林函数法推导出一阶、二阶波浪速度势的表达式。以此为理论基础,编制了相应的计算程序来计算浮体结构所受到的二阶波浪力,最后建立了梁板模型的水弹性响应方程,对非线性波浪力作用下的浮体结构的水弹性响应进行求解分析,并分析了波向对响应振幅的影响。     

一种浮式防波堤的水中翻身方案研究

本文对一种浮筒式防波堤安装过程中的翻身方案进行研究,通过使用Maxsurf软件建模导入Hydromax进行数值模拟计算,来验证优选方案的可行性,再通过制作缩尺模型进行模型实验,将实验结果与数值模拟计算结果进行比较,并针对研究过程中发现的问题提出解决方案,对实际工程应用提出指导性建议。浮式防波堤是用拖航的方式运输至工作海域,为了减小拖航阻力,拖航中防浪网部分会置于水面以上,因此拖船将防波堤拖至工作海域后,在定位锚泊之前,需对防波堤进行翻身。为了控制成本,在安装过程中不考虑使用浮吊等大型起重设备,通过向单个浮筒中注水,使防波堤结构失稳倾覆,再通过拖拽、抽水的操作完成翻身。使用该方案,一方面节约了安装成本,另一方面也提高了浮式防波堤安装过程中的安全性。     

超大型浮体结构碰撞损伤研究

基于LS-Dyna数值仿真软件,以双模块超大型浮体结构为研究对象,开展油轮与双模块超大型浮体结构发生碰撞的数值仿真分析.数值仿真中碰撞场景为邮轮撞击模块中部结构,材料模型采用线性强化弹塑性模型,并计人应变速率引起的材料强化,考虑碰撞发生时的接触及摩擦.通过本文的研究,获得了双模块超大型浮体结构变形及损伤规律,讨论了结构的吸能特性和运动规律等,可为超大型浮体结构的耐撞性设计提供参考.     

Elastic response characteristics of a very large floating structure in waves moored inside a reef

 This article describes the results of hydraulic model tests of the elastic response of a very large floating structure (VLFS) moored inside a reef in an isolated island. The distributions of strains and vertical displacements due to the elastic response of the VLFS were measured. The response characteristics were strongly affected by deformed nonlinear waves inside the reef. A two-step analytical method to compute the elastic response of a VLFS is proposed, and its validity is verified using the results of the hydraulic model tests. Received: May 2, 2002 / Accepted: March 17, 2003 RID="*" ID="*" Address correspondence to: S. Shiraishi (shiraishi@pari.go.jp) Acknowledgment. This study was supported by the Program for Promotions of Fundamental Transport Technology Research from the Corporation for Advanced Transport and Technology (CATT).     

舰船浮筏减振特性研究

舰船机械设备在运转时会引起船舶结构的强迫振动,造成船舶结构的损坏,降低船载精密设备的工作精度。因此,舰船隔振技术一直是船舶工业的研究热点。舰船浮筏是一种新型的弹性减振器,它利用弹性阻尼元件将船载机械设备与船体分离,使船载设备的振动无法直接传递到船体,并通过控制和吸收振动源的弹性波达到减振的目的。本文系统分析了舰船浮筏减振器的结构与原理,建立了舰船浮筏的有限元模型,对舰船浮筏的减振特性进行基于Ansys软件平台的仿真研究,并进行了舰船浮筏的相关参数优化。     

浮码头与旁靠船舶的运动响应特性研究

本文基于三维势流理论,采用数值分析方法研究了浮码头与散货船旁靠系泊的运动特性。考虑缆绳和护舷的非线性特性,探求了波浪周期对浮体运动、系缆力的影响规律。研究结果表明：考虑间隙内水体运动影响,旁靠散货船在横浪条件下的纵摇和纵荡运动有所增大。浮码头在计算工况下,缆绳受力较大,在某些工况条件下超出了国际系缆力标准的要求,旁靠散货船的缆绳在计算工况下均未超标,满足要求。研究结果为浮码头系泊系统的设计及工程运营提供理论参考。     

Slamming load on a very large floating structure with shallow draft

The objective of this paper is to estimate the slamming load acting on a pontoon-type very large floating structure with a shallow draft. Experiments were carried out using elastic models with different rigidities in regular waves. The results revealed that the slamming load was strongly influenced by the rigidity of the model. The conditions under which slamming occurs depended on the extent of the bottom emergence and the velocity of the relative wave height at the bow of the model. These results were related to a simple procedure for estimating slamming load.     

An anti-motion device for a very large floating structure

We proposed a simple anti-motion device, which is a box-shaped body attached to an edge of VLFS. The performance of this device is investigated theoretically and experimentally in the present work. The theory is based on the eigen-function expansion method and the extension of this method to the oblique sea case is presented. The experiment is carried out in a wave tank with small-scale models. Both experimental results and the theoretical results show that the anti-motion performance of this device is very good at the design period in the case of beam-sea. The theory also demonstrates that this device reduces not only the deformation but also the shearing force and the moment of the platform and it also works well in the oblique sea.     

大型浮船坞的船体设计

浮船坞是修/造船业关键设施之一,随着舰船大型化,大型与超大型的浮船坞更为人们所推崇.中海工业公司凭借"宁河"旧油船改建成38 000 t举力的'中海九华山'大型浮船坞而一跃坐上了国内浮船坞改建举力的头把交椅.作者参与了该坞的立项论证与改建设计,并对大型浮船坞船体设计中有关的技术问题进行了阐述.