风浪联合作用下船舶运动与载荷分析

发布时间：2020-08-12 15:35

【摘要】：近年来,海洋运输业的高速化发展同时催生了船舶大型化的发展。以集装箱船为例,最新一代集装箱船运载能力可以达到初代的七倍以上。然而,大型化船舶的发展同时也给船舶设计与校核提出了更高的要求。在真实海洋环境中,航行的船舶不仅仅受到单一波浪载荷的影响,海风以及海风与波浪组合载荷形式,对船体响应会造成更大的影响。并且由于大型化船舶水线上结构巨大,更容易受到风载荷的影响。目前国内外风浪联合研究主要针对海洋平台开展,对航行的船舶研究内容较少。因此建立船舶风浪联合作用下船体运动与载荷响应预报体系,对于大型化船舶设计以及大风浪下航行安全性能评估均具有十分重要的意义。本文主要研究内容包括以下几个方面:(1)通过对比分析多种风载荷计算方法,选择求解精度较高的方法应用FORTRAN编译风载荷计算程序,实现不同航行状态下船舶遭遇定常风速及脉动风速时船体所受风力时域下求解。(2)通过三维波浪载荷计算软件COMPASS-WALCS-NE计算船体在波浪中遭受的波浪力,将风力与波浪力结合加入船体运动微分方程求解风浪联合作用下船体运动响应,并应用达朗贝尔原理计算船体剖面载荷,建立风浪联合作用下船体运动与载荷响应计算方法。(3)以21000TEU集装箱船为计算算例,鉴于风力对船体横摇运动影响较大,分析满载工况不同环境参数下集装箱船风浪联合作用横摇响应规律,并与波浪载荷单独作用下船体横摇响应进行对比,获得风力对于总响应的影响程度;同时选择两种集装箱船非满载装载工况(Combo和OLG)计算相同风浪条件下,不同装载工况对船体横摇运动影响差异。(4)开展零航速状态下船体风浪联合作用运动与载荷响应模型试验,进一步研究风浪联合作用下船体运动与载荷响应规律,试验测试满载工况集装箱船横浪与斜浪状态下船体运动与载荷响应,以及两种非满载装载工况相同风浪条件下横摇运动响应。本文建立了风浪联合作用下船舶运动与载荷响应计算方法,能够对风浪环境下处于航行状态的船舶运动与载荷响应进行预报;通过算例分析,讨论了不同环境参数下,风力对于船体响应的影响程度;最后将试验结果与理论计算结果进行对比分析,验证理论算法的有效性。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661
【图文】：

图 2.2 船体参数定义由图所示，表达船体参数主要有 8 个：船长 LOA，船宽 B，船体水线上结构正、影面积 AF和 AL，船体主甲板上上层建筑等构造物的侧投影面积 AOD，C 为船体侧面积型心至船体中心的距离，HC为型心到水线的距离，HBR为上层建筑最高位置到

不同风向角下风力作用于船体上的成分组成

图 3.1 COMPASS-WALCS 软件操作界面（NE 模块）在三维势流理论中，计算船体六自由度运动方程时，通常将纵向力与横向力分开成两组互相不耦合的运动—纵向运动与横向运动[55]。纵向运动即纵中平面内的运动，包括纵荡 xG(t)、垂荡 zG(t)和纵摇θy(t)；横向运动包括横荡 yG(t)、横摇θx(t)和艏摇θz(t)。并

【参考文献】

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本文编号：2790712