船体水平波浪弯矩和扭矩规范计算公式的比较研究

本文用各主要船级社规范中给出的公式计算了２０艘各种类型的典型船舶的船体水平波浪弯矩和波浪扭矩，并对计算结果进行了比较分析。文中还将中国船级社近期编制的《船体结构疲劳强度指南》中给出的船体水平弯矩和波浪扭矩公式与国外船级社的公式进行了比较。

波浪弯矩设计值与长期预报理论计算值的比较

本文分析了国际船级社协会（IACS）纵向强度标准S11中，波浪弯矩设计值与在采用IACSWP／S委员会推荐的海浪谱和海况统计资料条件下的长期预报理论计算值的关系，大量计算实践表明后者总体上要比前者大1．5倍。文中建议为了把长期预报技术应用于船体波浪弯矩的直接设计计算，对上述预报过程可取10-5.5概率水平时的长期预报值作为船体波浪弯矩设计值。

舰船波浪弯矩响应的频率特性

非直壁式舰船在高浪级和高航速下的弯矩响应中，除了含有低频遭遇频率成分外，还存在着一定数量的遭遇频率的倍频成分及船体各谐调的垂向总振动频率成份，它们都会对舰船波浪弯矩的非线性响应产生相应的影响。如果舰船的第一谐调垂向总振动频率正好是遭遇频率的整数倍，这时弯矩的非线性响应将达到极值。本文从模型试验及理论计算两方面分析了舰船波浪弯矩的频率特性，对船体载荷响应理论的发展及设计载荷的确定具有指导意义。

海浪统计资料对船舶波浪弯矩设计值的影响及其意义

在对常规船舶，特别是超规范船舶，进行结构的直接设计时，首先要对波浪弯矩设计值作出估计。要确切地做到这一点，必须在明确船舶使命的前提下，设计人员要学会合理地选择好在船舶执行海域的海浪长期统计资料，然后根据船舶的装载工况，实际可能达到的航速，借用线性切片理论或非线性理论进行波浪弯矩的长期预报来确定设计值。本文就一艘大型集装箱船舶，按五个典型海域的海浪统计资料，对波浪弯矩及波浪合成弯矩作了长期预报计算，并与IACS的统一纵强度要求UR－S11的结果作比较和分析，给出了对船舶结构直接设计有指导意义的几点结论。

海浪统计资料对船舶波浪弯矩设计值的影响

对船舶特别是超规范船舶进行结构的直接计算设计时，设计人员应合理选择船舶航行海域的海浪长期统计资料，根据船舶的装载工况及实际可能达到的航速，借用线性理论或非线性理论进行波浪弯矩的长期预报来确定设计值．文中就一艘大型集装箱船舶，按五个典型海域的海浪统计资料，对波浪弯矩及波浪合成弯矩作了长期预报计算，并与ＩＡＣＳ的统一纵强度要求ＵＲ－Ｓ１１的结果作比较和分析，给出了对船舶结构直接计算设计有指导意义的几点结论．

海浪统计资料对船舶波浪弯矩设计值的影响

对船舶，特别是超规范船舶，进行结构的直接计算设计时，首先要知道波浪弯矩设计值。 要确切地做到这一点，设计人员应合理地选择船舶航行海域的海浪长期统计资料，然后根据船 舶的装载工况和实际可能达到的航速，借用线性理论或非线性理论进行波浪弯矩的长期预报 来确定设计值。本文就一艘大型集装箱船舶，按五个典型海域的海浪统计资料，对波浪弯矩及 波浪合成弯矩作了长期预报计算，并与 ＩＡＣＳ的统一纵强度要求ＵＲ—Ｓ１１的结果作了比较和 分析，给出了对船舶结构直接计算设计有指导意义的几点结论。

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,

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。

浅水超大型FPSO波浪弯矩设计值与不同水深预报值的比较

针对水深对浅水超大型FPSO波浪诱导载荷的影响,在国际船级社协会(IACS)纵向强度标准的基础上,探讨了不同水深波浪诱导弯矩的长期预报值与波浪弯矩设计值的关系。开发了基于有限水深复合格林函数波浪诱导弯矩数值计算程序模块,对一艘300KDWTFPSO在不同水深海况下的波浪诱导载荷进行了长期预报。研究结果表明,水深对波浪弯矩设计值的影响很大。

关于船体波浪弯矩极值分布的近似分布规律的研究

首先用序列统计原理求波浪弯矩的极值分布，然后给出其渐近分布，最后论证波浪弯矩的极值分布可近似地用正态分布表示．

静水弯矩和波浪弯矩的随机组合

基于静水载荷的时间变异性 ,导出了一种确定静水载荷效应与波浪载荷效应组合极值的新方法 .与基于 FBC(Ferry Borges Castenheta)模型或随机过程的上跨率组合形式相比 ,新方法直观易懂 ,实施方便 .考虑到规范中给定的最大允许静水载荷效应对应的普遍接受的超越概率水平 ,以及静水载荷过程跨越某一固定水平概率的上界特性 ,规定静水载荷过程超越 2 0年最大允许静水弯矩的概率为确定载荷效应特征值的概率水平 .经过这样处理 ,避免了载荷效应特征值的过高估计 .数值分析表明 。

船舶结构极限波浪弯矩统计特征的一致性定义(英文)

在船舶结构界可靠性方法已得到越来越广泛的应用。在进行现有船舶的可靠性分析或对新船制订可靠性设计规范时 ,必须要首先确定能力与载荷的统计特征。对于船舶结构来说 ,波浪弯矩是主要的载荷 ,极限波浪弯矩的统计特征对极限强度的可靠性分析十分重要。但是 ,通过研究发现 ,不同的文献中给出的用于确定极限波浪弯矩统计特征的概念和方法并不一致 ,这一差别可能对随后的船舶结构可靠性分析和设计有一定的影响。本文旨在对船舶结构极限波浪弯矩统计特征的一致性定义作一些讨论 ,以期澄清一些概念。

船舶在迎浪中的非线性波浪弯矩时域响应计算与分析

本文简要介绍了将规则波中含波浪砰击响应的非线性波浪弯矩的理论计算推广到不规则波中，进行船舶非线性波浪弯矩的时域计算及短期预报的理论背景和实施方法。最后给出了一条舰船的计算实例与实测比较，理论计算与试验结果一般可达到良好的一致性。本方法用于迎浪情况船舶非线性波浪弯矩的预报具有相当的可信度。

内河船舶的波浪弯矩

提供了考虑波浪绕射力计算波浪弯矩的近似方法。并通过一艘内河驳船的模型试验研究,证明该计算方法是可行的。

斜浪工况对船体垂向波浪弯矩设计值的影响

在某宽浅吃水型船理论预报和缩比模型试验中,垂向波浪弯矩在斜浪工况下的传递函数与迎浪工况基本相当。针对该特殊情况,基于势流理论和缩比模型试验开展波浪载荷预报,探讨斜浪工况出现该情况的原因;同时,结合短峰波效应、波浪载荷谱密度和波幅限制理论分析斜浪工况对垂向波浪载荷设计值的影响。经研究,斜浪工况对垂向波浪弯矩预报值未产生较大影响,在船舶设计中确定垂向波浪弯矩载荷设计值时,无需考虑斜浪工况的影响。该结论具有一定的工程应用价值,对类似船型的波浪载荷预报具有一定的参考意义。

基于弯矩修正法的浅水区海底直铺管道允许悬跨长度计算

海底管道悬空问题是管道工程建设中经常遇到的重要问题,当管道的悬跨长度达到一定值时,管道较容易失稳,而悬空油气管道失稳破坏导致的后果往往非常严重,因此需要对悬空的海底管道进行定期的维护和处理,但由于海上作业难度大,针对悬空管道的治理成本非常高,因此可考虑对处于悬空但在安全允许悬空范围内的管道暂时不进行加固,此时就需要计算管道的允许悬跨长度,为管道的治理提供依据。由于我国油田大多建设在近海地区,因此在考虑管道的悬空问题时需考虑浅水区波浪的特点。本文考虑浅水区波浪的非线性影响,推导得到浅水区波浪场内任意一水质点的水平流速和竖向流速计算公式,并根据该公式和Morison方程,进一步建立了管道悬跨水动力载荷的表达式,最后基于弯矩修正法,提出浅水区平铺海底管道允许悬跨长度计算公式。根据工程实例,结合本文研究,计算得到该工程所在海区平铺管道允许悬跨长度。

内河船舶可靠性分析中的波浪弯矩统计与极值分布

以内河A级航区波浪散布图与波浪谱为环境参数,基于三维势流水动力程序对43艘内河船舶进行波浪弯矩长期预报,获得样本船波浪弯矩长期Weibull概率分布的形状参数、尺度参数和10-8超越概率的预报值。将波浪弯矩预报值与静水弯矩进行对比,根据Turkstra载荷组合规则,确定船体梁总纵强度可靠性分析中的载荷组合形式。在此基础上采用序列统计法对波浪弯矩极值分布进行分析,极值分布近似服从Gumbel分布,即I型极值分布。

船舶波浪弯矩1周短期预报研究

当船舶在海上发生碰撞、搁浅、泄漏等事故后,需在1周之内进行救助,所以有必要研究船舶1周短期波浪弯矩的预报方法。本文介绍2种方法:一是利用WALCS软件,基于三维频域线性水动力理论,计算后得到16艘船舶(6艘散货船、10艘油船)的1周短期波浪弯矩,记为1周软件波浪弯矩预报值;二是根据极值I型理论,通过公式推导,利用已知3小时波浪弯矩有义值M S,计算后得到了16艘船舶的1周短期波浪弯矩,记为1周极值I型波浪弯矩预报值。经比较发现二者预报结果高度一致,认为采用极值I型理论进行船舶波浪弯矩1周短期预报准确可靠,且该方法耗时更短,简便易行,值得推广。

对俄罗斯海船强度标准中波浪弯矩的分析

以三条船为例，计算和比较了俄罗斯两个版本的海船强度标准中规定的波浪弯矩；依据线性切片理论，按长期预报方法，分析了标准中规定的波浪弯矩所对应的概率水平．文中所得的一些结论，可供我国舰船规范修改时参考．