三体船纵向布局变化对波浪载荷影响的研究

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三 体船 总 横 剖面 波 浪 载荷 ,因此
( =一x _ / 1e 『 ) P I
质 量 模 型 可 以 由沿 主体 中纵剖 面
用 三 体 船 剖面 波 浪诱 导 载 荷 值大 小米 反映 和评 估 三 体船 的波 浪载 荷 。 长期 预 报 由许许 多 多 的 …
短 期预 报 所组 成 。波 浪 诱 导运 动
方案 。
法 )解 决 二 体 船 周 同流 场 的 非定
[ 一一流体静力 系数 ( C】 恢
复 力 系数 ) ;
关 键词 :三体船 ;纵 向布局 ; 常扰 动 势 , 以时域 结 果 为基 础 ,
波 浪栽 荷 ;长期 预报
最 终转 换 为 频域 结果 而进 行 长 期
预报 。
.4 扰 ,两 片 体 中心 线 的距 离 变 化范 验确 定为 1 3 。本文 研 究主侧 体 艉 ,直接 影 响 三 体船 总布 置 和 结 阻 同 一 般不 会 太 人 ,根 据 布 局优 化 船 舯纵 向位 置 的变化 对 三 体船 水 构 设 计 。综 合 以上几 种 冈素 ( , 和 阻 力方 面 的文 献 …… ,主 侧 体 动 力 的影 响 时 ,变化 范 围取 为船 力性 能 、总体 布置 、结 构设计 ) 所 纵 向中心线 的距 离取 值在 1 15 舯 到 船艉 之 间 ,如 果 主体 船 舯剖 具体 研究 方案 如表 1 示 : ~ .
义 以方 向谱 的形 式 米 表达 。本 文 主要 采 改 进 的P M , 种形 式 —谱 这
可 以更加 直 观 地应 刚 丁I 中 , : 公 式可 写成 如 卜 形式
( ) 船 体运 动及 波浪均 是 1
( ) 视 水 为无 粘性 流体 , 2
且 为 不可 压缩 的理想流 体 ,其 表 面 张 力效应 可 忽 略不计 ; ( ) 运 动是 无旋 的 ,考虑 3
) =

个 片 体 较常 规 排 水 型单 体 船 更加 微幅 、线 性 的 ;
瘦 削细 K,其 结构 强度 是 设计 阶
作 者 简 介 : 竹 晓 琼 , 男 ,坝 助 T 。 研 究方 向 : 船 舶 0海 洋 结 构 物 设 计 制 造。 1 科 技 管 理 0 j 2 1/ 01 3
二 体 船 在 规 则波 中 的运 动微
研 究 文献 的 基 础上 ,对 三体 船 侧 波 浪 中运 动 时 , 二个 片 体与 波 浪
体 纵 向位 置 进行 相 关地 变化 。组 之 间相 互 干扰 所 产 生 的波 浪 载 荷 分 方 形 式 为 成 四种 研 究方 案 ,分 别对每 个 方 也异 常 复 杂 ,本 文将 从 三体 船 主
2 1/ 科 技 与 管 理 1 01 3 1
《 科技 与 管理 》2 1 0 第 3期 1年 表 1 研 究方 案


主 体船 舯剖 面和 侧 体船 舯剖 面 纵 向相 对距 离 ( ) m
4 6
方案 1
方案 2
方Baidu Nhomakorabea 3
3 0
1 5
方案 4

注 :主 体 船 舯 剖 面 和侧 体 船 向相 对 位 置后 ,
/ ,

68 . %。
向 长期预 报 的时 间 范 围是 数 年 载荷 的长期 Ⅱ 应分 布 或 整个 寿 命 期 限 内 ,找到 三 体船 在 这 段 时 间 范 嗣 内的最 大 波 浪载
荷 值 。根据 达 郎 贝尔原 理 , 可 以
( 4)
,、
质量 模 型采 用全 船纵 向重 量 分布 的形 式 。 由于 主 要研 究 的 是
该 过 程 具 有 平 稳 性 币 各 态 历 经 ¨ 性 。通 常 应 川谱 密 度 米描 述 其 随 机 特 征 。 冈海浪 的各 组成 波来 白
不 同 的方 向,所 以实 际 的海 浪谱
在 规 则微幅 波 中 的运动 响应 属
客货 船 剑 军用 二 体 船 战舰 ,二 初一 边值 问题 , 由 丁船一 系统 的 - 波
舷, Z轴 沿船 中心 线垂 直 向上 ,原 坐 标轴 与 模 型 计算 坐 标 系 的坐 标 图 2所 示 :
点在 主 体艉 梓 基 线 的交 点 处 。

轴 致 。 二体 船横 剖 面 内的 力和




、 、 、 、 、 、







、 、
、 ~ 、 、 ,
[9c= J - 6o) 4( T
( 3)
长期预报 是许 多个 短 期 R y e g 的三 体船 设 计 方 案等 资料 设计 而 a lih
分 布 的 总 和 并 且 是 满 足 正 态 分 成 ,三 体 船 主 体 部分 属 于方 尾 、
e b l ily 其 中 ,有 义波 高 日 由海 浪 布 。因此 用 正 态 分布 和 W iu 1 无球 鼻 艏船 型 ,侧 体采用 W g e 双 ,即 谱 的零 阶矩 m 决定 , 均跨 零 周 分 布 来拟 合 船体 运 动 和 载荷 的 长 船 型 ( 向抛 物 线数 学船 型 ) 平
船 体沿 中剖 面 和 中纵 剖面 对 称 , 期 由 零 阶 矩 利 二 阶 矩 共 同 决 期 响应 分布 。 本 文 采 用 双 参 数 和 m 的 两 侧 体 设 计 排 水 量 占 主 体 的 定。 2 3 长 期预报 .
W i u 布 来拟 合 船 体 运 动 和 ebl 1分
体船 船 型 开 发应 川 技 术 已 日趋 走 阻尼效 应 ,经 过一 段足 够 K的 时 向成 熟 。 间后 ,运动 响 应将 趋 稳 定 的周 通 常 ,在 二 体 船 方 案 设计 阶 期性 变化状 态 ,即所谓 的稳态运 段投 入 人 量 研 究利 论 证 的 是其 快 动 。 常 需要 引入 势流理 论 的 通 速性 I 波 性方 面 , 以此 米 优 化 如 基 本假 定 : 耐 二 体 船 布 局 。而 二 体 船 的 三
要有较 为详 细 的大前 提 下 进 行 剖面 波 浪载 荷 的
舯 削 面 纵 向相对 距 离 ,即主 体 舯 的二 体 船全 船 重 量 分 布情 况 。为 计 算 。如 是 二 体船 的主 要重 量 卜 剖 面 所 在 的 平面 与侧 体 舯剖 面 所 了更 加清 楚地 描 述 片 体布 局 变化 载荷 参数 :
3 .研 究模 型及方案
3 1研 究模 型 . 本文研 究 的三体 船借 鉴 英 同



沿基线长度 ( ) 米
图 1 全船 重 量分 布 3 2研 究方案 .
倍 的主 体设 计水 线 宽 的范 围 内,
面 和侧 体 船 舯剖 面 纵 向相 对 距离
为 了 减 小 片 体 间 波 浪 的 干 本文参考~些资料和模型阻力试 太 火 , 则侧 体船 舯太 靠近 主 体船
《 科技 与 管理 》2 1 年 第 3期 0 1 文 章编 号 :2 3 /S ( 0 1 3 0 0 0 G 2 1 )0 - 2
三体 船 纵 向布 局 变 化 对 波 浪 载 荷 影 响 的研 究
黄晓琼 李菊红

要 :在 三 体 船 阻力优 化 段 仍 然 不 可 忽略 的 问题 ,尤 其 在 绕 射 和辐射 的影响 。
( 】 ]{ ) +[ 】力 } [ +[ ) } B { )
案 中三 体 船 有航 速 时的 波 浪载 荷 侧 体 纵 向布局 角 度 来 探索 该 因素 +[ { )={ } f} C]7 } 厂( ={ e 7 ) 进行 了长期 预报 ,分 析 纵 向 布局 对 二 体 船 剖 面波 浪载 荷 的影 响和 (1)

( 2)
广 I
简 化 常数琐 后为
船舶 设计
() c : o
』Z
_e p 5x
分 布 概 率密 度 函数 就 可 以预报 船
“ 神 ”号三 体 试验 舰 主 要参 数 海
体 运 动和 载 荷 长期 值 。 目前认 为 和 英 国 伦敦 人 学 研 究生 设 计小 组
变化 对 三体 船剖 面 波浪 栽荷 的影 敏感 度 。计算 三体 船波 浪 载 荷
式中 【 和 [ 一一 流体 ] ]
附 响 和敏 感程 度 ,最 终从 波 浪 载荷 的方 法 是 基 丁三 维势 流 理论 ,应 动 力 系 数 ( 加 质 量 和 阻 尼 系 二 数) ; 角度给 出 了三 体船 最优 纵 向 布局 用 简 单格 林 函数 法 ( a k n 源 Rn ie
位 移 服 从 均值 为零 的 正态 过 ,
船 型 在 耐 波性 和 稳 定 性方 面 有 1 动态 载 荷还 是 需要 以三 体船 在波 卜
常人 的优 势 … , 冈此 世界 各 国非 浪 中 的运动 为 基础 ,探 索三 体船 常青 睐 此 船 型 , 目前 世 界范 同 内 运 动 与波 浪之 间 的关 系 。二 体船 涌现 出越 来越 多 的三 体船 ,从
— —
Q() — @) ( ) =l 5
了三 体 船全 船 纵 向重量 分布 的详
细 情况 。全 船 重量 分布如 图 1所
不 :
R y e g 分 布 取 决 于 唯 一 参 数 a l ih
√ ( 中 为 2倍的波浪载荷 其 方差 ) 冈此如果知道 √ 的K期 ,
二 体 船 是 近年 米 发展 出米 的 2 1二 体船 在 规 则波 中 的运 . 研 究二 体 船在 波浪 中受 剑 的
成 ,中 间 部 分为 主 体 ,主 尺度 较 人 ,两 侧 并肩 有 两 个侧 体 ,主 体 动 与侧 体 之 间 由连 接 桥 米连 接 。该
的规 则 波 系叠 加 组成 ,住 概 率统 计 中可 以发现 ,这 样 的海 浪 波面
{ f} ( ——波浪干扰力; ) { ={ } } 一 波 /} ,+ { 一
浪 干扰 力 的 复数振 幅 。
2 2 海浪 谱 . 实 际 的海 浪 是 由不 同频 率 、 不 同方 向 、不 同幅 值 、不 同相位
1 引 言 .

2 三 体 船 波 浪 载荷 理 论 . 基 础 种 新 颖船 型 ,其 由三个 船 体 组
在 的平面 的乖 直 距离 。
对 三 体 船波 浪 载 荷 的影 响 ,本 章
确 定 了 三体 船 二 个 片 体横 纵 在 保 证 三 体船 纵 向重 量 分布 不 变 表 2 主要 载荷 参数 计 算吃 水 ( m ) 重 心 距艉 柱 X值 ( ) m
7 5 6.
总 重量 ( ) t
重心距 中心线 y () 值 m

重心 距基 线 Z () 值 m
8 .5
59 .
54 4 5
3 3模 型 坐标 系及 剖面 选取 .
如 图 2所 示 ,记 部分 长度 的船 体 力 矩主 要 是轴 向力 、水平剪 力
模 型 计算 时 的坐标 系 为 X轴 横剖 面波 浪 载荷 集 中于 G 点 ,在 g 、垂向剪力 Q 、扭矩 h 、 : 指 向船 首方 向 ,Y轴 水 平 指 向左 G 点处 建 立笛 卡 尔坐 标系 ,三 向 垂 向弯 矩 、水平 弯矩 : 如 。
与 载 荷 可 以 看 作 是 很 多 短 期
R y e g 分 布 的 总 和 , 短 期 a l ih
式 中 F, ) — 不 超越 响 的很 多 质量 点组 成 ,质 量 点质 量 ( — 各不 相 同 ,重 心 高度 不 一 ,代 表 应值 的概 率 ; 尺 度 参数 ; 三体 船 一 定长 度 范 同 内 的重量 特 m —— 斜 度参 数 。 征 。这 些质 量 点 的 总重 量 重心 与 超越概 率 为 全 船 总 重量 重 心 一致 ,充分 反 映
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