波浪载荷的统计预报

(一)前言航行在汹涛海浪上的船舶,承受的外力通常划分为静水弯矩、缓慢变化的波浪弯矩和振动弯矩三部分。后者又视其产生的原因,主要包括底部砰击弯矩和船首外张砰击弯矩。若首部干舷不大,还会有因海水冲打甲板而引起的上浪砰击弯矩。船体在海浪中的上述弯矩,目前已有了一些预报方法。作者在[1]中,给出了在时域内计算波浪弯矩、底部砰击弯矩和外张砰击弯矩的方法,并可依实际的相位将它们进     

老旧船体结构可靠性评价的数学模型

用改进的二阶矩法,建立了评价营运中老旧船体结构可靠性的数学模型。该模型考虑了波浪弯矩、静水弯矩、构件腐蚀后的厚度、屈服应力、弹性模量等基本随机变量,以及表征模型不确定性的随机变量,这一研究工作对老旧船舶安全营运具有重要意义。     

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．     

基于静水阻力和波浪增阻的全船线型优化

为了使船舶在波浪中航行具有更低的阻力,提出一种以静水阻力和波浪增阻为最小的多目标船型优化方法,其中静水阻力采用兴波阻力（Rankine源法）和黏性阻力（经验公式）之和来表达,波浪增阻采用丸尾孟公式来计算.以船型修改函数的参数为设计变量,在保证必要排水体积的条件下,采用非线性规划法建立船型优化模型.选择S60船型为母型进...     

大型水面舰船波浪设计载荷的模型试验研究

针对大型水面舰船的波浪设计载荷计算,首先研究了国内外三种军规中的波浪载荷设计值计算方法,以某大型水面舰船为例,得到其设计载荷,并在拖曳水池中对该船进行了分段模型载荷试验.通过规范计算结果和试验结果的比较发现:现行军规对砰击弯矩的考虑不够充分,相对于模型试验结果规范得到的砰击弯矩值偏小而波浪弯矩值偏大.所得到的大型水面舰船波浪设计载荷特性可以为该型船舶波浪载荷理论计算的验证和改进提供参考,也为船体结构设计和有限元直接计算提供了依据.     

小型船在静水及波浪中的操纵性能比较

通过数值模拟和模型试验两种手段对某小船在静水和波浪中的操纵性能进行了比较,数值模拟取用模型试验研究所用不规则波的等效规则波.分析表明波浪对船舶操纵性的影响较大,船舶在波浪中的操纵性能降低,波高越大操纵性能降低越明显.     

船舶纵向运动及波浪弯矩计算

本文用Ｆｒａｎｋ紧密拟合法和ＳＴＦ新切片理论研究了船舶在任意浪向下纵向运动及波浪弯矩的计算，并编制了电算程序。计算结果与试验结果吻合很好。此外，本程序还可预报垂向加速度、相对运动、上浪、拍击、螺旋桨出水概率以及波浪中阻力增加。本文旨在能给船舶研究和设计部门提供一个用 Ｆｒａｎｋ法和 ＳＴＦ切片理论计算纵向运动，且能适用于各种船型的计算方法和程序．     

载荷的概率组合及其在船舶工程中的应用

介绍了船舶工程中的静水载荷模型、波浪载荷模型及砰击载荷模型．概述了几种工程中常见的载荷及载荷效应的概率组合模型,及其在船舶工程中的应用情况．重点探讨静水载荷效应及波浪载荷效应的一些组合方法,并比较了不同组合方法所得的结果．讨论了船舶工程中的载荷、载荷效应概率组合的研究进展及发展趋势,并对载荷组合今后的研究内容及方向提出了建议     

散货船货舱轮次装载量的优化方法

根据中国船级社《船舶与海上设施法越检验规则》对固体散货船总纵强度的要求，将求解静水剪力极值转化为在一组约束条件下求线性泛函极值的问题，并用线性规划方法进行求解，从而得到了使船舶实际静水剪力最小、弯矩在设定拱垂范围内的各货舱每一轮装载量为散货船的安全装载和航行提供了保障。减少了驾驶人员在实际工作中的盲目性，尤其是对大型老龄散货船具有更加实际的意义．     

船舶总纵强度的校核

充分考虑到船舶营运中的腐蚀对船舶的影响，从船舶防腐措施及航行状态等方面分析了利用船舶年平均腐蚀率估算其强度的不确定性．根据实船测试确定“育龙”号船的腐蚀率并对该船的船中剖面模数及船舶“压载出港”、“压载到港”两种营运状态允许承受的最大静水弯矩进行校核．根据计算结果提出并采取良好的改进措施．研究结论对充分考虑腐蚀对船体强度的影响，确保航行安全具有实际意义．     

箱式超大型浮体结构在不规则波中的水弹性响应

箱式超大型浮体结构的水平尺度很大,结构的相对弯曲刚度大大下降,它在海洋环境中的水弹性响应必须考虑。此外,其设计寿命远远超过一般的船舶和海洋工程结构物,从结构设计的角度出发,需要预报结构在整个生命期内可能受到的波浪诱导弯矩以及结构的应力。为此,在应用三维线性水弹性理论计算得到浮体结构动力响应传递函数的基础上,进行了结构动力响应的短期预报和长期预报。计算结果表明,浮体结构的垂向弹性变形与刚体升沉运动幅值相当,波浪诱导弯矩和应力的长期预报值均较大。     

集装箱船非线性波浪载荷作用下的疲劳损伤分析

本论文针对集装箱船结构直接设计中所涉及的非线性波浪载荷疲劳损伤问题从理论方法、计算和应用等方面开展研究．采用谱分析方法，研究了非线性波浪弯矩及砰击弯矩对船体结构疲劳损伤的影响，并完成一个实例计算．     

拖曳状态下FPSO的船体梁极限强度可靠性分析

针对一艘无自主动力的浮式生产储油船(FPSO)拖曳航行时的静水、波浪载荷特点,开展船体梁极限强度可靠性评估.其中波浪弯矩根据不同的拖曳航行速度,利用简化的插值表与渐进式极值分布相结合的方法获得.计算结果表明,拖曳航行状态下的FPSO船体梁可靠性评估不可忽略,其数据可为今后类似拖曳行为提供可靠性方面的数据支持,对于正确认识拖曳航行状态下FP-SO的可靠性水平具有现实意义.     

集装箱船结构设计波浪载荷计算

考虑非线性波浪载荷,提出了集装箱船结构直接设计法中设计波浪载荷的确定思路和方法.按此思路编制了程序,并对一艘集装箱船作了相应计算,将弯矩传递函数计算结果与相应模型试验进行了比较,预报趋势和最值与模型试验结果都有较好的一致性.将非线性波浪弯矩计算结果与德国劳氏船级社(GL)规范公式结果及国际船级社协会(IACS)标准进行了比较,结果显示非线性中拱中垂波浪弯矩的比值处于GL和IACS之间,非线性中拱中垂合成弯矩较非线性波浪弯矩平均增加了20%到35%.发展了一种改进的非线性切片理论和方法,用于计算包括外飘砰击、底部砰击和甲板上浪引起的非线性波浪载荷,适合于确定非线性的设计波浪弯矩和合成弯矩.     

基于NURBS边界元法的波浪荷载计算研究

应用基于NURBS的边界元法对船舶在波浪中的运动和荷载计算进行了研究.基于NURBS边界元法原理编制了相应的边界元法计算程序.对构建线性方程组的配点法和Galerkin法进行了比较,验证了两种方法的计算精度,结果表明Galerkin法计算结果的精度要好于配点法.使用基于NURBS的边界元法和频域三维移动脉动源格林函数,对一艘集装箱船在波浪中的运动和受到的波浪弯矩进行了计算,计算结果同已有的实验结果和数值计算结果符合良好.     

船体波激振动共振频率的计算方法

针对大型及超大型船舶，从水弹性理论出发，对船体波激振动共振频率的计算进行了研究，给出了迭代求解公式，编制了相应的计算程序，并进行了实例计算，取得了一些有价值的结果，研究表明，对大型及超大型船舶，应考虑波浪影响计算船体波激振动共振频率。     

在不规則波浪上的船舶波浪冲击

本文作者假設了下述船舶发生波浪冲击条件;剛會裸露水面的船艏底在重新进入波谷时,只有当船艏柱与其波面的垂直相对速度大于某一个临界值并且只有当在此一瞬时有不少于某一长度的船艏底几乎同时入水与水面发生碰击,换言之,船舶是否发生波浪冲击,将取决于船艏柱剛入水时与水面的垂直相对速度及此一瞬时船艏与波面的相对位置,为了能应用数学方法处理,作者建議取船艏柱处及船艏柱后0.1L长度处的剖面与波面的相对位置以及船艏柱与波面的相对垂直速度,作为衡量船舶是否会发生波浪冲击的准則。在上述船舶波浪冲击条件下,并以海浪为高司随机过程以及船舶反应仍然可认为綫性的假设下,在本文第一部分中提出了計算船舶航行于不規則波浪上时发生波浪冲击的概率或每单位时間內发生波浪冲击可期望的次数,本文第二及第三部分中則分別研討了船舶发生波浪冲击时,从工程观点上,最大水动冲击压力,水动冲击力所引起的船艏底板架荷重,及由水动冲击力引起的船体振动所产生的最大动力附加总纵弯矩等的概率分布。     

波浪中船体振动固有频率及响应计算研究

基于船舶水弹性理论,对波浪中波长、航速对船体梁固有频率影响进行了探讨;同时对船舶在波浪中波激振动响应进行了研究,取得了一些有价值的结果,供船舶设计中参考。     

波浪作用下船舶系缆力的计算方法

基于波浪作用下船舶系缆力的试验资料,分析了船舶特性、波浪参数对系泊船舶波浪力的影响规律,提出了作用于船舶上的波浪总力计算公式．参照《港口工程荷栽规范》（JTJ215—98）由风和水流产生的船舶系缆力的计算方法,提出了由波浪产生的船舶系缆力的计算方法．算例表明,船舶系缆力的计算值与试验结果吻合较好．本方法可为工程设计中船舶系缆力的确定提供参考,填补了《港口工程荷载规范》（JTJ215—98）缺少波浪作用下船舶系缆力计算的空白．     

数值波浪水池中航行船舶绕射问题的数值模拟

基于计算流体力学（CFD）方法建立了数值波浪水池（NWT）,并对波浪生成传播和波浪中航行船舶波浪绕射问题进行了数值模拟.讨论了适合航行船舶绕射现象模拟的波浪环境表达,验证了参考坐标系下NWT中波浪生成、传播和消波等,模拟计算了多个航速顶浪和斜浪航行的拘束Wigley III船模在不同波长的规则波中运动时所受的波浪力（矩）.通过与势流理论结果和Delft University of Technology（DUT）试验结果的比较显示,NWT方法计算的结果与两者的结果吻合良好;比实验更易实现和控制;能描述船舶周围的流场,在船舶水动力性能的分析和运动预报等方面具有广阔的应用前景.