船舶随浪稳性与航行安全性研究

论文摘要

船舶在随浪上航行时,极易遭遇航向失控、大幅横倾甚至倾覆等航行安全性事故,而稳性的损失是船舶随浪航行发生航行事故的主要原因之一。本文对船舶随浪稳性及航行安全性进行了研究,试图探讨并寻求合理可行的船舶随浪稳性预报方法和航行安全性评估方法。作者参照船舶操纵性六自由度运动方程,建立了船舶在随浪上的摇荡运动方程,其中计及了惯性力、阻尼力、流体静力和波浪主干扰力（Froude-Krylov力）。在此基础上,在定义的坐标系下分别相继解算船舶随浪运动姿态、给定波面上的船-波相对位置和船体波形水线、任意倾浮姿态下的船体浮心和浮力作用线,继而根据重力作用线和浮力作用线获得船舶的恢复力臂。以静水和随浪上的船舶恢复力臂的差异变化,考察分析船舶的随浪稳性特征。作者就某算例船在规则随浪上的稳性及其损失进行了计算研究,考虑分析了算例船在若干典型波长、波高和浪向下的随浪稳性及其基本变化规律。为充分认识船舶随浪航行安全性的影响因素,作者在船模试验水池中分别进行了船舶随浪航行波浪力（船体转首力矩）、随浪船舶舵叶水动力和船舶随浪自航等船模试验研究,分析了船舶随浪航行运动的基本特点和影响随浪航行安全性的有关客观因素。在随浪稳性和船模随浪试验研究的基础上,作者根据影响船舶随浪航行安全性的各类具有不同层次和关联关系的因素,采用模糊综合评估法对本文算例船进行了随浪航行安全性评估,得到了一些对船舶设计、研究和使用具有参考意义的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状与发展综述
• 1.3 本文的主要工作与创新点
• 第2章 船舶随浪稳性数值预报的基本理论
• 2.1 船舶随浪运动方程的建立
• 2.2 船舶随浪运动姿态的确定方法
• 2.3 船舶随浪运动姿态的确定方法
• 2.4 惯性力和阻尼力估算方法
• 2.5 随浪上的船体瞬时姿态
• 2.6 船舶随浪稳性
• 2.7 本章小结
• 第3章 船舶随浪稳性计算研究
• 3.1 算例船舶要素
• 3.2 计算流程
• 3.3 计算结果及其分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 船舶随浪航行模型试验研究
• 4.1 试验模型
• 4.2 试验环境与测试设备
• 4.3 随浪航行运动失稳试验
• 4.4 随浪航行船体波浪力测量试验
• 4.5 随浪航行舵效试验
• 4.6 本章小结
• 第5章 船舶随浪航行安全性评估方法研究
• 5.1 随浪航行安全性模糊综合评估的基本原理
• 5.2 船舶随浪航行安全性的模糊综合评估
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考资料
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢