船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性研究.pdf

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1、第37卷第7期2015年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．37，No．7Jul．，2015船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性研究傅晓斌(南通航运职业技术学院，江苏南通226010)摘要：以规则横波下的船舶稳定性为研究对象，对船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性进行深入研究。本文首先描述船舶横摇运动的非线性方程的建立方法，然后对横浪中船舶的横摇运动稳定性进行分析。分别介绍基于Lyapunov指数法的船舶混沌状态识别方法和基于Melnikov数值积分法的船舶全局稳定性分析方法。仿真实验结果表明，本文介绍的方法能够更好地了解不同激励下

2、船舶的运动状态，稳定性判断方法具有很高的正确性。关键词：横摇运动；稳定性；非线性方法中图分类号：U665．26文献标识码：A文章编号：1672—7649(2015)07—0128—04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2015．07．029ResearchonamplituderollingandstabilityofashipinlongitudinalwaveFUXiao．bin(NantongShippingCollege，Nantong226010，China)Abstract：Inthispaperthestabilityof

3、ashipinlongitudinalwavewasstudied，theamplituderollingmovementandstabilitywereresearched．Firstly，thenonlinearrollingequationfordescriptedtheshipamplituderollingmovementonregularbeamseaswasintroduced，thentheshiprollingmotionstabilitywasanalyzed，thechaoticstateidentificationmethodbased

4、onLyapunovindexmethodandnumericalintegralmethodbasedonMelnikovglobalstabilityanalysismethodoftheshipwasintroducedseparately．Thesimulationresuhesshownthatthemethodintroducedinthispaperwasabetterwaytounderstandthemotionoftheshipunderdifferentincentive，andhadveryhighaccuracy．Keywords：a

5、mplituderolling；stability；nonlineardynamicmethods0引言随着海上经济贸易的繁荣，海上运输业不断发展，船舶安全问题越来越受到人们的关注，而在船舶安全中，船舶的稳定性一直是研究的重点。船舶稳定性是指在外力干扰影响下不会发生倾覆，并且在干扰消失后能够恢复到正常状态的能力。通过研究船舶在风、浪等环境下运动的稳定性及其倾覆机理，对于保障船舶安全航行具有非常重要的理论意义和现实价值。在本文中，以规则横波下的船舶稳定性为研究对象，分别研究了船舶横摇运动⋯的非线性运动方程，非线性运动响应，混沌状态识别及运动稳定性分析。1非线性方

6、程的建立船舶横摇运动属于一种非常复杂的、非线性的动力学行为，因此本文通过建立非线性方程的方法来研究船舶在规则横波中的运动行为心]。非线性方程的建立方法在线性方程基础上，再考虑非线性的影响因素。船舶横摇运动的参考坐标系如图1所示。其中，坐标系XGZ为联船坐标，表示船舶本身；G为船舶收稿日期：2014—10—17；修回日期：2015—01—30作者简介：傅晓斌(1981一)，男，硕士，讲师，研究方向为船舶建造检验。第7期傅晓斌：船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性研究-129·的重心；X。OZ。为随船坐标。船舶的每一微段重力距(歹，，+AJ，，)筝+N毒+DGM9=0

7、，可表示为：＼Vl—l一五Iz’，图1坐标系Fig．1Coordinatesystems，l=P(zo—z)。妒d戈，式中：P为微段重量；z为微段重心中的垂向坐标。浮力力矩可表示为：，2=y[÷y2一础(z。一孝)]妒dx，式中：知为船舶中心中的垂向坐标；f为微段浮心中的垂向坐标；7为水的重度。阻尼力矩可表示为：，3=N’?pdx，式中函为船舶横摇的角速度。微段惯力矩可表示为：14=举ax《分dm=j荦ax，式中：J为该微段对0轴横摇转动的惯性矩；矛为船舶横摇的角速度。根据每一微段问的作用力相互平衡，因此有：rIJo(，t+，2+厶+，4)=』{[y‘了2y2

8、一叫(知一f)]妒+p(矿z)·妒+Ⅳ