716m开底泥驳波浪载荷计算报告

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71.6m开底泥驳波浪载荷计算报告

2015年12月

1、概述

本船为沿海航区开底泥驳。根据中国船级社2015版《国内航行海船建造规范》（以下称《规范》）第二篇第二章2.2.1.2节的规定，由于该船的主尺度比不符合《规范》波浪载荷计算的适用条件，故本计算书按照2.2.9节的要求，对波浪载荷应采用直接计算方法确定。

2、船舶主要参数

总长LＯＡ71.60 m 设计水线长L WL69.19 m 垂线间长L PP67.60 m 型宽 B 15.60 m 型深 D 5.00 m 设计吃水 d 3.70 m

3、计算依据的图纸资料

本计算所依据的图纸有关图纸资料如下：

序号图纸名称

1 总布置图

2 线型图

3 各种装载情况及完整稳性计算书

4 横剖面结构图

5基本结构图

4、计算模型

4.1 水动力模型

采用基于三维绕射-辐射及Morison理论为基础的WADAM程序，因此要建立

水动力面元模型。本计算书在Patran-Pre中建立水动力模型，采用右手直角坐标系，原点位于FR0、基线和中纵剖线的交点处，x轴沿船长指向船首为正方向，y轴沿船宽指向左舷为正方向，z轴向上为正方向，水动力模型见图4.1～图4-2：

图4-1 Patran-Pre环境下的Panel模型

图4-2 SESAM-HYDRO环境下的Panel模型

4.2 质量模型

质量模型对船舶波浪载荷计算的精度至关重要，质量模型和实船的重量重心差别越小，波浪载荷计算精度就越高。为此，需要实际统计全船各部分质量并按静力等效原则得到全船质量沿船长方向的分布。本计算书采用质量点和零质量棒的形式，在Patran-Pre中建立质量模型。零质量棒上两端点的间距为横摇惯性半径的两倍，质量模型见图4-3。

图4-3 质量模型

4.3 计算工况

根据本船的装载和航行情况，本计算选取以下三个基本工况进行计算：

表4-1 计算工况

工况装载状态排水量/t

重量重心

纵向位置/m

吃水/m

LCA 泥舱满载，全部燃料及配品（ρ=1.005t/m3）

LCB 泥舱满载，10%燃料及配品（ρ=1.000t/m3）

LCC

泥舱部分装载，

10%燃料及配品

（ρ=1.200t/m3）5、波浪载荷计算参数

本计算采用基于三维线性势流理论的波浪载直接计算方法，该方法是参照国际船级社协会(IACS)推荐和认可的波浪载直接计算方法，使用软件为DNV的SESAM 软件。

5.1 波浪频率和浪向

根据《规范》要求，所选的波浪频率（波长）不应少于20个，表5-1列出了各

个遭遇频率对应下的波长及波长船长比。

频率ω与波长λ的换算关系：

2

2g

π

λ

ω

=

计算所取得浪向不应少于7个，包括0°（顶浪）、30°、60°、90°、120°、150°、180°（随浪），其中沿船长方向指向船首为0°，指向船尾为180°，指向左舷为90°。计算航速取零,Fn=0。

5.2 参考横截面

根据波浪弯矩和剪力位置的定义，计算波浪弯矩和剪力位置的定义见表5-2和图5-1。

表5-2 25个参考横截面位置

图5-1 25个参考横截面模型

5.3 波浪谱和波浪散布图

根据规范要求及研究需要，本舶在不规则波浪上的运动和波浪载荷响应及其短长期预报计算采用P-M 波浪谱：

⎪⎩

⎪⎨⎧≤-=--为其他值

θπθθωωπθω,02,cos )496exp(1242),,,(2

4425423

1231T T H T H S 式中：—ω波浪圆频率，rad/s ； —3

1H 有义波高，m ；

—2T 波浪跨零周期，s ；

—θπ

2cos 2

能量扩散函数；

—θ组合波与主浪向之间的夹角，rad 。

进行长期预报时，通常采用波浪散布图作为其航行海域的环境条件。波浪散布图由不同海况和每一海况出现的概率组成。每一海况常用有义波高和跨零周期表征。

SESAM/POSTRESP 模块提供了两种波浪统计资料：世界范围波浪散布图（DNV-WW ）和北大西洋波浪散布图（DNV-NA ），分布用于疲劳强度分析）（FLS ）

和极限强度分析（ULS），它们并不适用于中国沿海航行船舶波浪载荷的长期预报。所以，本文在计算时以中国沿海波浪散布图作为长期预报的参考海况，在POSTRESP 模块中按照表5-3建立新的波浪统计资料。

5-3 中国沿海波浪散布图

各工况频率响应函数曲线如下图所示：

LCA 频率响应函数曲线

LCB 频率响应函数曲线

LCC 频率响应函数曲线

各工况主要载荷控制参数(船中垂向波浪弯矩)长期预报曲线如下图所示：

LCA 载荷长期预报曲线

LCB 载荷长期预报曲线

LCC 载荷长期预报曲线

等效设计波参数按下式计算：

设计波波长2(2)/g λπω=；（ω为频响曲线幅值对应的波浪频率）

设计波波幅/w a L A =；（L 为10-8概率水平下长期预报极值，A 为频响曲线幅值） 得到各工况设计波参数如下：

工况 波长（λ）（m ）

波幅w a （m ）

LCA 76.096 7.704 LCB 74.433 7.409 LCC

77.816

8.528