船型要素對(duì)三體船耐波性和波浪載荷影響的數(shù)值計(jì)算.pdf

1、隨著我國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，對(duì)水運(yùn)和海洋工程的要求也日益提高，新船型和新型海洋平臺(tái)不斷出現(xiàn)，原有的規(guī)范已經(jīng)逐漸不能滿足新型船舶和海洋結(jié)構(gòu)物的安全性計(jì)算的需要。尤其對(duì)于近兩年發(fā)展起來的高速三體船來說，國內(nèi)外的規(guī)范及相關(guān)研究文獻(xiàn)非常有限，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和結(jié)構(gòu)分析方法的進(jìn)步，為結(jié)構(gòu)三維有限元分析和可靠性分析提供波浪載荷的要求越來越多，這就對(duì)波浪載荷和運(yùn)動(dòng)計(jì)算預(yù)報(bào)方法提出了新的要求。 目前，優(yōu)化作為提高性能的重要手段，在設(shè)計(jì)過

2、程中越來越多的被設(shè)計(jì)者所采用。而為了改變船舶性能，較為直觀的方法就是控制影響性能的船型要素，如我們所熟悉的影響船舶阻力的主要參數(shù)有：船長(zhǎng)(L)，寬(B)，吃水(T)，棱形系數(shù)(Cp)，縱向浮心位置(lcb)，船舯系數(shù)(Cm)等。作為一種新型船舶，高速三體船設(shè)計(jì)者為尋求較好耐波性性能的船型，在設(shè)計(jì)初期必須對(duì)影響三體船運(yùn)動(dòng)及載荷的船型要素有所了解，以便在設(shè)計(jì)過程中選取合適的船型參數(shù)及在性能優(yōu)化過程中對(duì)已有參數(shù)進(jìn)行必要的改進(jìn)以得到具有更好耐波

3、性能的三體船型。以往在對(duì)船型要素影響船舶性能的研究過程中，設(shè)計(jì)者往往通過對(duì)大量系列船模進(jìn)行水池試驗(yàn)，相互對(duì)比進(jìn)而體現(xiàn)主要船型要素影響的主次程度，如ossers等人所做的系列60船模試驗(yàn)[1]，D．貝利、C．恩等人所做的NPL高速圓舭型系列船模試驗(yàn)[2]。這樣通常會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力。近年來，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，各種水動(dòng)力、結(jié)構(gòu)、穩(wěn)性的商業(yè)軟件不斷涌現(xiàn)，給船舶設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了一條便利的途徑。借助具有足夠精度，與實(shí)際模型試驗(yàn)相符的商業(yè)軟件，設(shè)

4、計(jì)者可方便的計(jì)算出給定船型的船舶性能。 然而，對(duì)單一船型進(jìn)行計(jì)算，僅僅可以作為對(duì)此船型性能的評(píng)估檢驗(yàn)，不具有類比性。為得到船型要素對(duì)船舶耐波性及波浪載荷的影響，必須對(duì)系列船型進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算，得出不同參數(shù)下船型的運(yùn)動(dòng)和載荷，相互對(duì)比，給設(shè)計(jì)者提供有效的參考依據(jù)。鑒于此，本人編寫系列船型變換程序。改變其中一個(gè)參數(shù)，通過另外一個(gè)參數(shù)調(diào)整，保持其他參數(shù)基本不變，以得到系列變化的效果。程序包含四個(gè)子模塊：STRETCH模塊、CMVRAY模塊

5、、CHANGECP模塊、CDRAFT模塊，提供長(zhǎng)、寬、吃水尺度變換，剖面形狀變換，棱形系數(shù)變換及排水量變換四種變換模式。 根據(jù)程序派生的系列船型，并考慮到側(cè)體布局的影響，本文對(duì)三體船六自由度運(yùn)動(dòng)和波浪載荷進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算。首先分析了船型要素對(duì)耐波性及載荷的影響，并對(duì)目前國內(nèi)外三體船阻力、耐波試驗(yàn)結(jié)果及理論分析進(jìn)行整理歸納。在以上結(jié)論基礎(chǔ)上，分別計(jì)算了單一船型在不同浪向、不同航速下運(yùn)動(dòng)和載荷；不同船型、不同側(cè)體布局三體船在恒定航速和