随机横浪中船舶倾覆概率的时域分析方法

为了研究随机海浪中船舶航行安全域的构造及生存概率的预报方法，考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性，建立随机横浪中船舶运动的随机非线性微分方程．综合考虑船舶运动的瞬时状态和窄带海浪谱，采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程，进行随机倾覆过程的数值模拟，构造船舶航行的安全域，计算船舶安全航行的生存概率．选取不同的初始蒂件及随机波浪参数，在横摇初值平面上构造了一手长30．27m渔船航行的安全域，预报了不同有义渡高作用下渔船安全航行的生存概率．采用本文方法，可以从数量上预报船舶在随机海浪中的生存概率．     

船舶斜浪航行生存概率预报的安全盆方法

针对首斜浪和尾斜浪中船舶航行安全盆的构造及生存概率的预报方法，采用安全盆方法预报随机海浪中船舶航行的生存概率，考虑阻尼和复原力矩的非线性及海浪的随机性，建立了船舶横摇运动的随机非线性微分方程，综合考虑船舶运动的瞬时状态、航速及航向角，采用简谐加速度方法在时域内求解横摇随机微分方程，构造船舶斜浪航行的安全盆并预报斜浪航行的生存概率．选取不同的初始条件、航速、航向角及随机波浪参数，在横摇初值平面上构造了一条长30．7m渔船的安全盆并计算了渔船的生存概率，分析和比较了在首斜浪和尾斜浪航行时，有义波高和航速对船舶安全盆和生存概率的影响．结果表明，船舶的倾覆是否发生，与航速、航向角及船舶瞬时运动状态密切相关，     

船舶参数激励横摇运动研究综述

为避免参数激励导致船舶出现不稳定横摇,提出有效抑制参数横摇的方法.分析参数激励引起的大幅横摇运动的动力特性,从船舶非线性耦合运动、横浪运动、纵浪上参数激励运动和波浪上参数与波浪联合激励运动方面,对目前研究现状及取得的主要成果进行综述,对船舶参数激励横摇运动及其倾覆机理的研究前景进行展望.     

随浪中船舶大倾角横摇稳性的研究

对随浪中船舶大倾角横摇稳性的特点进行了介绍和分析,提出了一种新的研究船舶发生大倾角横摇时的稳性力臂的方法,在运用逐步逼近法计算每个横剖面的左右侧的浸深时,考虑了在横摇过程中由于船舶首尾不对称造成的纵倾对每个横剖面浸深的影响,以及横摇过程中所发生的纵倾运动对横摇稳性的影响．然后,根据随浪中重力与浮力平衡、纵倾力矩之和为零这两个条件,运用matlab数学工具语言的迭代算法求出了纵倾角,以及水线面修正层厚度,进而绘出了随浪中的稳性力臂曲线．最后,通过实例计算与分析验证了该方法是可行的．     

船舶在横向横浪中的倾覆概率计算

探讨了对横风横浪合作用下的船舶运动及其倾覆概率计算。计算中海浪用ITTC推荐的海浪谱,风采用Davenport频谱描述,用迭代法求解等效线性化横运动微分方程。得到线性横摇响应值算子,由横摇极值的概率密度,计算出船舶在不稳定区内繁次横摇的倾覆概率。并给出了一个计算实例。     

基于势流理论的浮式潮流能电站载体耐波性分析

基于三维势流理论,考虑水轮机对载体的影响,运用Hydrostar计算评估某浮式潮流电站载体的耐波陛．并结合潮流电站工作当地极限海况,对该载体的耐波性进行短期预报．计算结果表明,该潮流电站浮式载体横浪状态下横摇响应大;在迎浪状态下,潮流电站浮式载体最容易甲板上浪．     

舰船横摇垂荡非线性耦合的动力不稳定区域

研究了横摇和垂荡非线性耦合情况下的动力不稳定区问题,在船舶顶浪情况下,采用约束参数法分别对非线性耦合和线性耦合的方程进行了稳定性分析,得到稳定区域传递曲线方程。用龙格－库塔数值积分方法分别对此两类方程选择多种类型参数值进行摇摆响应分析,观察到横摇回复运动、周期稳态运动、以及混沌和倾覆等现象,验证了理论分析的结果,理论与数值分析表明,横摇和垂荡的非线性耦合对于船舶摇摆是不可忽略的非线性因素,采用约束     

随机波浪作用下船舶倾覆的量化研究

为量化船舶倾覆问题,基于随机迈尔尼科夫(Melnikov)函数和相空间传输理论,从能量的角度对随机波浪下船舶航行时倾覆发生的安全程度进行研究.考虑阻尼力矩和回复力矩的非线性以及波浪的随机性,建立船舶非线性横摇运动微分方程.采用快速傅里叶变换(FFT)将时域波浪力转换到频域,从而将随机Melnikov函数及相空间转移率扩展到考虑船舶航速和浪向角的影响,并根据其统计特性对船舶倾覆进行量化.通过实船算例研究其在随机海浪中横摇运动相空间转移率的变化情况,并分析船舶航速、遭遇浪向以及波浪特征频率对相空间转移率的影响.研究结果表明,随机Melnikov函数和相空间传输理论能够较好地对具有一定航速的船舶在随机波浪中的倾覆进行量化,从而可为进一步研究船舶稳性衡准提供有益的参考.     

船舶4自由度响应型数学模型的研究

为建立考虑船舶横摇的船舶4自由度响应型数学模型,首先采用类比建模的方法建立船舶横摇响应型数学模型,并首次提出了船舶横摇指数的概念;然后利用多元回归分析软件SPSS17.0及偏最小二乘法对8条船舶数据进行分析,得到横摇指数的最优回归公式;最后,联立Nomoto模型和船舶横摇响应型数学模型得到船舶4自由度响应型数学模型.该模型结构简单,较传统的船舶水动力数学模型更为简捷方便,且基本满足精度要求.     

船舶在规则横浪中的奇异倾覆

采用非线性动力学理论研究了船舶在风浪中的抗倾覆能力．用近似方法求解描述船舶横摇运动的非线性微分方程，获得船舶运动的稳态解．运用分岔分析方法结合Floquet理论对该稳态解进行稳定性分析，结果显示，在一定的波浪条件下，船舶运动将经历倍周期分岔而进入混沌，从而导致船舶的倾覆．由此证明，运动稳定性丧失也是船舶倾覆的一种模式，因此将倍周期分岔归纳为船舶倾覆的机理之一．选择船舶的固定横倾角作为一个敏感因素来探讨它对于船舶抗倾覆能力的影响．结果表明，船舶的固定横倾角会极大地损害船舶在风浪中的稳性．     

船舶横摇与纵摇运动的非线性耦合方程

以欧拉角描述船舶的摇摆运动,考虑规则波浪力及船舶受定常力矩的情形,将水动力展为Ｔａｙｌｏｒ级数,利用欧拉动力学方程推导出船舶横摇与纵摇二自由度耦合的非线性运动方程,为船舶内共振运动响应动力行为分析奠定基础。     

滚装船在波浪和移动重载荷作用下横摇的浮基多体系统动力学分析

在滚装船—自由移动重载荷组成的浮基多体系统中，取滚装船的横摇角和重载荷在甲板上的横向位移为此系统的两个自由度。运用浮基多体系统动力学方法，建立了系统的动力学方程。以某型海峡滚装渡轮为例，对在若干重载荷同步自由移动和波浪共同作用下的滚装船横摇响应和重载荷位移响应进行了数值计算。可以为滚装船的安全性分析提供理论指导。     

基于MATLAB的海浪及船舶横摇仿真模型研究

在分析随机海浪的波倾角和能量谱以及船舶运动受力的基础上，建立了随机海浪的仿真模型，利用MATLAB软件对海浪波倾角及船舶的横摇运动进行了仿真，为船舶横摇控制及隔离船摇稳定平台的建立奠定了基础。     

滚装重荷载应急卸载过程的浮基多体系统动力学分析

在救灾和战争等非常情况下，利用中小型近海滚装渡轮或改装后的渔轮渡海输送重荷载，具有可征用船只的数量多和装卸载不依赖吊装设备等优点。在缺乏港口屏蔽的海浪环境中，重荷载进行滚动卸载，必须考虑波浪对船的作用和重荷载与船的相互作用。通过对船在波浪中所受表观重力和表观浮力的分析，导出波浪作用力矩的计算公式。运用浮基多体系统动力学方法，建立波浪－浮基－重荷载系统的动力学方程。使用标准的龙格－库塔四阶方法进行数值积分求解。考虑海况、船型和重荷载在船上运动参数等因素，计算了各工况下的横摇运动响应。进而给出了重荷载安全快速卸载的驾驶操作要求及相关运动规律。     

船舶横摇倾覆迈尔尼科夫分析

为理性分析船舶大幅值横摇倾覆现象,推导出有关船舶横摇倾覆的迈尔尼科夫衡准公式,并据该式计算了对应于特定系统参数的临界外激励值.为验证该迈尔尼科夫衡准公式的正确性,选取一组外激励值,并且计算了对应于各个激励值的最大李雅谱诺夫指数值.计算结果显示,两种方法给出的预报有很好的吻合性.     

基于小波理论的舰船非线性横摇运动特性分析

探索采用小波分析方法研究船舶在波浪中非线性摇摆运动的动力学特性．对在几种不同的典型波浪参数情况下，得到的船舶在波浪中非线性摇摆的响应，进行小波变换．利用小波变换所特有的时频窗，可以同时在时域和频域中研究船舶横摇响应的模图和相图．通过分析所得模图和相图的典型特征，得到舰船非线性横摇幅值和频率等动力学特性．且小波变换适应不同频率的窗口特性具有更好的分辨率，可以获得更多的横摇运动响应特性信息．研究表明，小波分析在非线性横摇运动动力学特性分析的研究中是可行的，可以加强对船舶横摇非线性复杂动力学特性的分析能力．     

非线性横摇阻尼的试验确定——数据处理方法

通过对规则波中和不规则波中横摇衰减试验以确定非线性横摇阻尼的数据分析，研究了对大幅横摇随机讯号采用随机减量法确定非线性阻尼方法的理论论据，同时讨论在处理试验数据时所面临的一些问题。指出，随机减量法的测量精度极大地依赖于门槛值和分段的段数，对相对较短的试验记录，采用增加负门槛值使分段段数约可增大一倍，从而可以改善分析结果。