基于参数横摇的航行安全性研究-论文.pdf

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1、56卷增刊1(总第213期)中国造船Vo1．56Special1(SerialNo．213)2015年5月SHIPBUILDINGOFCHINAMay2015文章编号：1000．4882(2015)S1-0185-08基于参数横摇的航行安全性研究梁海滨，马坤(大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室船舶工程学院，大连116024)摘要第二代完整稳性衡准中将波浪中船舶稳性失效模式分为五种，论文文主要研究其中的参数横摇模式，基于参数横摇衡准草案对在迎浪中航行的船舶进行计算。衡准计算中采用了多元线性回归的方法计

2、算了静水中的回复力系数，运用Ikeda法计算横摇阻尼系数，最后运用二分法求出横摇幅值A。根据实船的计算结果，绘制出船舶航行时参数横摇的可能发生区域，结合图形为船舶的航行安全性提供操作指导。关键词：第二代完整稳性衡准；参数横摇；多元线性回归；Ikeda法；航行安全性中图分类号：U661．22文献标识码：A0引言2008年，国际海事组织(IMO)通过了((2008年国际完整稳性规则》的决议。然而，((2008年国际完整稳性规则》的要求主要还是基于经验，即使船舶符合完整稳性规则的衡准，完整稳性失效事故仍然时有发生

3、。另一方面，规则中也提到，对于波浪中的动态稳性问题，应当在将来制定基于性能的衡准，因为现有的衡准还不足以保证避免船舶在波浪中发生倾覆。因此，为了使船舶在各种条件下都能够达到国际统一的安全水平，IMO开始致力于“新一代完整稳性衡准”的研究。IMO分委会SLF(Sub．committeeonStabilityandLoadLinesandonFishingVesselsSafety)53次会议(2010)上，将“新一代完整稳性衡准”更名为“第二代完整稳性衡准”，并将波浪中船舶稳性失效模式被分为以下五种：纯稳性丧

4、失(pure．1ossofstability)、参数横摇(parametricrol1)、骑浪和横甩(surf-ridingandbroaching)、瘫船状态(deadshipcondition)以及过度加速度(excessiveacceleration)。作为第二代完整稳性衡准中一个重要的部分，参数横摇衡准的制定和实施将对船舶设计产生重大的影响。参数横摇衡准草案主要由日本提出，本文主要基于参数横摇衡准对船舶在迎浪中的航行安全性进行研究。1参数横摇衡准草案参数横摇衡准分为三个层次，三个层次的衡准方法由易到

5、难，由最保守方法到最精确的方法。前两层为薄弱性衡准，第三层为直接评估。第一层薄弱衡准是将波浪中的计算简化到静水中进行计算。第二层衡准比第一层精密，需要对波浪中的数学模型进行计算，用于没有通过第一层衡准的船舶，旨在借助数学和定量的方法对第一层作出的判断进行确认。前两层衡准是本文研究的重点。基金项目：工信部船舶第二代完整稳性衡准技术研究(20101533])中国造船学术论文l-1第一层衡准第一层稳性衡准】主要是让我们能够运用传统的算法进行计算，比较方便。对波浪中航行的船舶作如下简化：当船中位于波峰时，波浪水线就

6、用在船舶吃水最小处的一条直线代替；当船中位于波谷时，波浪水线用在船舶吃水最大处一条直线代替。这样简化之后，就-．-f~方便的计算波浪中的初稳性高的变化量AGM了。AGM：(1)2式中，和分别是上部吃水和下部吃水处的面积惯性矩；V是设计吃水处的排水体积；上部吃水是比干舷甲板高度小5％处的吃水，下部吃水是平均吃水的一半处或舭部圆弧与船舶外板的交界处。参数横摇的发生条件通过式(2)判断：AGM——>0．5(2)GM。。如果复原力的变化幅值满足上面的条件，参数横摇就可能会发生。这时就需要用参数横摇第二层衡准进行校核

7、。1．2第二层衡准参数横摇第二层衡准是根据波浪中的船舶横摇运动模型直接计算横摇幅值。波浪条件是波长等与船长，波陡(H／)从0．01变化到O．1，步长是0．01的纵向规则波。方程(3)是根据耦合的纵荡．横荡．首摇．横摇模型简化得到的非耦合横摇运动模型【】：+2+++，3+，5+{G+G唧coso~j}{1一())／：03式中，为横摇角，为线性横摇系数，为三次横摇阻尼系数，厶、为静水中复原力的系数，G是波浪中初稳性高变化的平均值，GMa。波浪中初稳性高变化的振幅，是遭遇频率，：一vc0，是波浪频率，v是船速，是

8、航向角。g假定方程(3)解的形式为(f)：Acos(d}t—s)，稳定状态时=去。利用平均法吲计算到12阶，可以得到如下方程：希+㈤4(兀(GM)2一)’、通过解方程(4)可求得参数横摇的横摇振幅。求解方程(4)的关键是确定G、G一、一厶、和。2系数的确定2．1系数如、f5的求解f3、f5是静水中复原力矩按公式(5)假设，通过多元线性回归得到回复力系数，然后根据公式(6)56卷增刊1(总第213期)梁海滨，等：基