喷水推进船舶骑浪横甩薄弱性衡准校核方法

当前国际海事组织(IMO)二代稳性规范中骑浪/横甩稳性失效模式的第二层薄弱性衡准校核方法仅适用于采用常规螺旋桨推进方式的船舶。然而,采用喷水推进方式的船舶同样属于该稳性失效模式的敏感船型,因此有必要建立此类船舶的规范校核方法。本研究通过类比螺旋桨推力模型,建立喷水推进系统的力学模型,在不改变当前骑浪/横甩第二层薄弱性衡准校核理论方法和框架的前提下,通过最少的流程变动实现适用于喷水推进船舶的第二层薄弱性衡准校核,并基于实泵数据和样船算例证明所提出方法的有效性。基于研究成果形成专门针对喷水推进船舶的规范校核方法,突破当前规范在船舶推进方式方面的局限性,不但使规范变得更为完备,而且能为喷水推进船舶的稳性安全评估提供有利的技术支撑。

船舶骑浪/横甩稳性研究进展综述

骑浪/横甩是国际海事组织纳入船舶第二代完整稳性衡准规范的5种新稳性失效模式之一,因其强非线性和混沌特质被认为是所有失效模式中最复杂的1种,故具有很高的学术研究价值。该文介绍了近年来与骑浪/横甩相关的研究工作,阐述相关的理论预报、数值仿真、模型试验、衡准规范等研究进展情况,以及骑浪/横甩对船型设计和营运的影响,并结合当前研究现状,分析目前尚未完全解决的重点问题和亟待突破的瓶颈技术,为后续研究工作重点关注方向提供参考。

12500DWT无固定横舱壁多用途重吊船500 t吊车负荷试验研究

该文介绍12500DWT无固定横舱壁多用途重吊船为实现2台500 t吊车获得英国劳氏船级社颁发船舶起重设备证书,对吊机负荷试验程序进行了详细研究和优化,并对试验步骤进行了分解和详尽的稳性计算,解决了该船重心高、稳性差情况下的大重量负荷试验安全风险,使吊机负荷试验顺利完成,取得船级社吊车证书并顺利交船,以期为后续重吊船吊机试验提供参考。

基于SOLAS公约体系的国际船舶破舱稳性发展综述

船舶在航行中如果发生船体破损事故,可能会造成船上人员生命、财产安全以及环境污染等问题,这也是国际航运界十分关注的问题。“船舶破舱稳性”自1914年被首次提出后,国际海上人命安全公约(SOLAS)已经过100多年的发展。其关于船舶破舱稳性的规定经历了从最初的确定性破舱,发展到替代的概率性破舱,再到基于综合安全评估的统一的客船和货船概率性破舱,有关船舶破舱稳性的研究和相关规范的制定不断发展和完善。该文简要介绍了基于SOLAS公约体系的国际船舶破舱稳性的发展历程,并结合一些破损事故和相关研究工作来阐述规范发展的驱动力和方向。通过对破舱稳性发展的总结来加深对当前规范的理解,从而更加有利于船舶的安全设计。

基于神经网络的船舶稳性预报研究

为省略船舶稳性计算中横摇阻尼以及船舶阻力等参数的复杂计算过程,提出一种采用径向基函数(RBF)神经网络对第二代完整稳性失效概率预报的方法.研究包括过度加速度、瘫船稳性以及骑浪/横甩3种失效模式.通过研究船舶相关参数对各失效模式失效概率的影响,确定采用RBF神经网络对每种失效模式进行预报时输入特征的选取,从而降低训练时长.使用训练后的网络对样本船稳性进行预报,采用均方误差和平均绝对百分比误差对预报结果进行评估.对3种失效模式预报结果的平均绝对百分比误差分别为6.49%、7.09%、5.70%,均小于10%,表明采用RBF神经网络可较为精准地对船舶稳性进行预报.

基于破损舱室晃荡进水的量化试验研究

针对静水中破损舱室贯通类破口进水液舱晃荡问题,基于自主设计研制的受迫横摇运动破损舱室进水试验装置,在强制横摇工况与全约束典型工况下,研究船舶破损后舷外与舱内贯通时大量的水侵入舱室、液舱晃荡受舷外波浪激励引起非线性失稳现象,并结合对填补破口后的完整舱室进行共振与非共振的试验进行对比分析。试验结果表明:在破口形成10 s后船舱内部进水的运动状态趋于稳定,此时若将破口填堵会使船体内部的积水运动更为剧烈,影响船体稳性。试验得到了船体受损后合理的补救时间点,并使用量化试验窄带域对强制横摇工况下破舱进水试验进行了处理,得到了可信的试验区间,为后续针对破损船的研究提供了有力支撑。

自由液面对船舶稳性的影响及安全行驶对策

海洋运输作为当今运输行业几大重要运输方式之一,因其运输量大、单位货物成本低廉,受到了广泛关注。伴随着各国之间贸易往来的逐渐频繁,船舶运输的航行安全成为关注的焦点。船舶在航行途中,如若发生任何事故,都会造成不可挽回的损失。本文以集装箱船为背景,从自由液面入手,对船舶稳性的影响加以分析,并据此提出安全行驶对策,为锚泊系统的设计提供一定的参考。

集装箱船完整稳性配载计算研究

集装箱船典型装载工况的设计是箱船总体设计中的重要工作,也是考核集装箱船载运能力的重要指标。从分析集装箱船特点出发,对集装箱船舶稳性问题进行研究探讨,针对集装箱船完整稳性及横稳性力臂GM值的公约规范进行详细研究,通过对典型装载工况的设计及优化,计算得到能够满足箱船完整稳性所能达到的装载14MT标准集装箱最大数量。

典型冰况下极地船舶碎冰阻力模型试验研究

极地船舶航行于夏季冰缘区时,浮碎冰况是遭遇的最主要冰况之一,在此冰况下航行的船舶必须考虑浮碎冰与水的耦合作用对阻力性能的影响。为探索浮碎冰条件下极地船舶阻力性能的模型试验方法及浮碎冰对船舶阻力的影响规律,利用非冻结模型冰开展某型破冰船在不同速度、密集度下的极地船舶阻力试验,同时利用数字图像识别方法,观测不同密集度情况下的碎冰分布变化。试验结果表明:船舶的碎冰阻力随着速度与密集度增加逐渐增加,航行速度为主要的影响因素;船舶速度对碎冰的运动具有显著影响;船舶与碎冰的作用具有随机性,同一工况下的阻力在一定的范围内波动。在此基础上,利用IOT实船换算方法,对船舶在不同航速及密集度下的碎冰阻力进行了预报。

隔离驳船的稳性计算研究

稳性是指在外力作用下船舶发生倾斜而不致倾覆,当外力的作用消失后仍能回复到原来平衡位置的能力,是船舶最重要的基本性能之一。本文基于船舶静力学原理对隔离驳船的稳性进行计算研究,得到满足横稳性高规范要求的极限重心高度曲线,便于后续对实际使用时的装载工况进行校核,船舶在实际营运中的重心高度不可超过此极限数值,否则便会造成稳性不足,导致安全无法保证。同时从提高船舶的最小倾覆力矩Mq考虑,可通过降低船的重心、增加干舷高度等措施提高隔离驳船的稳性。

规则波中船舶复原力和参数横摇研究

为研究规则波中船舶复原力变化规律及其对参数横摇的影响,首先,基于切片理论求解出船舶无横倾时在波浪中时间序列垂荡和纵摇运动,确定出波面与船体的相对位置;其次,利用三个坐标系之间的转换关系进而确定规则波中船体各横剖面左右舷与波面瞬时交点,求得各浸水剖面面积;然后对波浪压力沿船长湿表面积分,得出规则波中船舶复原力的Froude-Krylov部分。同时,利用作用在横倾船舶上的辐射力和绕射力,求出规则波中船舶复原力辐射力和绕射力部分。在复原力计算的基础上,确定一个参数横摇模型,实现波浪中参数横摇计算。以一艘集装箱船为例,研究了规则波中复原力变化以及参数横摇规律,复原力变化幅度是影响参数横摇的一个重要因素。

波浪中船舶横摇稳性的研究

本文采用瞬时湿表面变化的时域分析法，研究波浪中的船舶横摇稳性。通过对实例的分析与计算，得到波浪中船舶横摇稳性的特性，同时亦看到船舶在波浪中的横摇恢复力矩在大角度横摇时表现出明显的非线性。本文给出了船舶在波浪中横摇稳性的计算方法以及波浪中稳性衡准的初步建议。

纵浪上基本参数共振对船舶稳性的影响

本文建立了在纵浪上航行船舶的非线性参数激励横摇运动方程，研究了当升沉固有频率接近横摇固有频率时船舶的稳定性。用多尺度法求解方程得到二阶近似解；采用Floquet理论和分岔理论对定常解进行稳性分析，获得了基本参数共振下的分岔图，发现参数激励对船舶的稳性有重要的影响。船舶可以通过两种方式产生倾覆：一种是在大角横摇下混沌运动产生倾覆；另一种是在小角横摇时平凡解失稳产生倾覆。通过与数值方法的比较，验证了本文的结论。

舰船完整稳性实时计算方法研究

舰船完整稳性和破舱稳性是保障舰船安全的重要性能.目前在设计阶段完整稳性仅仅通过几种典型载况进行校核,难以涵盖舰船执行任务或海战过程中复杂多样的实际状况.根据静力学中等体积小角度倾斜原理,提出了基于液位高度修正的任意浮态实时载况计算方法,即根据液舱液位测量管或传感器实时测量的高度值经过液位高度修正,再利用舱容曲线插值求出当前任意浮态下液舱的液体重量.结合数据库高效处理数据的能力与程序在计算过程中稳定性的要求,开发了完整稳性实时计算及浮态调整的仿真程序.实时浮态调整算例证明该方法实用可靠.

斜浪群波中船舶复原力和参数横摇研究

为研究斜浪群波中船舶参数横摇及其与复原力变化的关系,基于切片理论,计算了船舶无横倾时在斜浪群波中时间序列垂荡和纵摇运动,确定出波面与船体的相对位置.利用3个坐标系之间的转换关系,求解斜浪群波中船体各横剖面左右舷与波面的交点,确定各浸水剖面瞬时湿面积.基于规则波中复原力计算公式,提出了Froude-Krylov假说下的群波中复原力计算方法.同时,利用作用在横倾船舶上的辐射力和绕射力,求出斜浪群波中船舶复原力之辐射力和绕射力部分.在复原力计算的基础上,确定一个参数横摇模型,实现斜浪群波中参数横摇计算.以一艘集装箱船为例,研究了斜浪群波中复原力变化以及参数横摇规律,结果表明斜浪群波中会发生参数横摇现象,且复原力变化幅度是影响参数横摇预报的一个重要因素.

驳船的影响概率破舱稳性单因素研究

概率破舱稳性是干货船破舱稳性计算与校核的一项强制性要求,它不同于传统的破舱稳性计算,计算中涉及到大量的破损舱室的组合,目前仍然是在分舱之后才能进行分析计算,若不满足则需要返回重新分舱。在初步设计阶段,如何有效分舱以使船舶分舱设计能满足概率破舱稳性,以减少分舱的盲目性与重复性,从而找到基于概率破舱稳性的分舱指导原则,这将具有重要的理论意义和工程应用价值。以某实际工程驳船为研究对象,设计了大量的分舱方案,并分别对其进行概率破舱稳性计算。根据计算结果对影响分舱指数A的因素进行了定性分析,提出了改进分舱指数A的设计准则。

船舶在随机横浪中的奇异倾覆机理

本文应用非线性随机动力系统理论,从系统稳定性的角度来分析船舶在随机横浪上的运动稳定性,籍此来研究随机海浪中船舶奇异倾覆的机理。本文的研究发现随机动力系统的全局分岔是导致系统失稳并导致船舶倾覆的一种途径。基于这一思路借助随机Melnikov方法,通过求取相流函数零点得到了船舶运动全局稳定性丧失时海浪条件的阈值,从而可以对船舶的抗倾覆能力作出定量的考察。

斜浪长峰不规则波中船舶复原力变化计算

基于切片理论,先求解出船舶无横倾时在斜浪长峰不规则波中的垂荡和纵摇运动,确定出波面与船体的相对位置,再利用三个坐标系之间的转换关系,提出了任意斜浪长峰不规则波中船体各横剖面左右舷与波面一组或多组交点的求法及各浸水剖面面积的通用计算法;同时基于规则波复原力计算公式,提出了Froude-Krylov假说下的斜浪长峰不规则波中复原力计算公式。最后以一艘集装箱船为例,研究了其在斜浪不规则波中复原力变化,计算结果表明船-波相对位置是影响斜浪长峰不规则波中复原力变化的一个至关重要因素。

舰船横摇纵摇耦合运动的亚谐共振分析

舰船运动的阻尼和刚度非线性,导致舰船大幅运动时横摇和纵摇之间的耦合.该文根据舰船纵摇与横摇耦合的非线性运动方程,考虑强海浪激励以及纵摇和横摇频率为2∶1的内共振关系,采用非线性动力学中多尺度方法,求出横摇和纵摇运动的摄动解,研究了亚谐共振发生的条件,揭示了亚谐共振状态下舰船横摇-纵摇运动的动力学特征.研究表明,舰船亚谐共振的发生取决于波浪遭遇频率和纵摇频率的比值以及波浪激励的大小;舰船运动发生亚谐共振时,舰船出现大幅运动甚至倾覆.

舰船浮态调整系统研究

本文分析了试验舰船与普通舰船在浮态调整方面的差异 ,探讨了浮态调整系统的构成和原理以及浮态调整的方法。