耐波性论文

关于耐波性理论的一些浅见

【摘要】船舶动力学的研究历来是由两个主要理论：操纵性和耐波性。

船舶在海水中的航行必将伴随波浪，耐波性的研究对于保证船舶的安全，维持船舶工作时环境的稳定，保证其功能，都具有重大的意义。

【关键词】耐波性理论;船舶动力学;流体力学;运动;操纵性

【前言】耐波性能力的措施

1976 年，St.Denis提出描述耐波性能所需的四个主要条件。这些都是:

使命: 什么船将要完成的目标。这艘船在海上的作用。

环境: 条件下，这艘船操作。这可以称为海况、风速、地理区域或它们的组合。

船舶的反应: 这艘船对环境条件的响应。反应是环境和容器特性的函数。

耐波性能标准: 船上的响应的既定的限制。这些都基于船舶运动和经历，加速度，包括舒适标准，例如噪音、振动和晕船、如非自愿的速度减少，基于性能值和可观察到的现象，如弓浸泡。

显然，钻探和一艘渡轮有着不同的任务，在不同的环境下运作。性能标准也会不同。都可算是适航，虽然出于不同的原因，根据不同的标准。

在船舶设计中，先确定船舶在波浪中的行为是重要的。这可以通过计算，发现通过物理模型测试，最终测量船上的船只。计算可以简单的形状如矩形驳船进行解析，但需要由计算机进行任何现实形船。

一些这些计算或模型试验的结果称为响应振幅运算符(RAO) 的传递函数。浮动结构他们将需要所有六个运动和所有相对波标题计算。

一影响耐波性因素：

以下许多因素会影响耐波性或更正确的船响应。

大小: 更大的船一般会比一个较小的低运动。这是因为海浪的相对与船舶的大小更低。

位移: 重船一般会降低运动，要比一个轻一点。既然波的能量每艘船舶是相同的，并提供激振力，具有更大质量的船将有较低的加速度。

稳定性: 稳定的船舶会倾向于跟随波的配置更接近于一个不稳定的。这意味着一个更稳定的船舶一般有较高的加速度，但较低的振幅的运动。

干舷: 更大的船的干舷是不太可能出现在巨大的甲板上。甲板浸水往往是耐波性标准，因为它会影响一些船只的任务能力。

二耐波性的应用

在船舶设计中，先确定船舶在波浪中的行为是重要的。这可以通过计算，通过物理模型测试，最终测量船上的船只。计算可以对简单的形状如矩形驳船进行解析，但需要由计算机进行任何现实形船的计算。这些计算或模型试验的结果称为响应振幅运算符(RAO) 的传递函数。浮动结构他们将需要所有六个运动和所有相对波总计算。

船舶运动对确定船员、旅客、船舶系统部件、安全货物和结构元件的动态载荷是非常重要的。过度的船舶运动可能会妨碍船舶完成其任务的能力，如小型艇或飞机的部署和恢复。衡量一个人的完成特定任务而车载移动船舶发生工作间断（MII）。它给出了一个指示的事件，即当一个站立的人将要寻找支持，以保持平衡。工作间断的测量是时时刻刻都在进行中的。

船舶运动对船上乘客和船员有生理上的影响。船舶运动的幅度和加速度，（特别是升沉，俯仰和俯仰）对乘客和船上人员有不利的影响。晕船会对船员的工作能力产生负面影响，并能保持警觉，并会明显地困扰乘客。在评价的一个重要指标是晕船晕车的发生（MSI）。MSI最重要的研究是由汉龙和麦考利1974年在航天医学发表，奠定了MSI耐受常见的主观阈值。MSI 是在给定的曝光时间经验晕船的人的比例来衡量。MSI 普遍接受的限制是经过四个小时暴露期间发生的晕船人数小于20%。少量的人很容易晕船，甚至在最轻微的情况下也是如此，而其他人却很少晕船，尽管有严重的条件。这也表明大多数人适应在一段约四天运动船，但有些人也可能永远无法适应。

三一些耐波性的分析方法

切片理论（二维势理论）

对于细长体，流体的运动可以被表述为一个二维问题。一个应用切片理论可以得到水动力的精确估计。

二维理论考虑了交叉方向平面内流动的变化，比船舶纵向方向的变化要大得多。切片理论的原理包括将淹没的一部分的船体分为有限的切片数。因此，二维水动力系数的附加质量可以对于每一条进行计算，然后总结出身体的长度，得到的三维系数。

SEAWAY是由Journée教授在戴尔富特技术大学开发的切片理论程序。用来计算运动的单船体和驳船在深到很浅的水域的波浪载荷。当不考虑交互作用时。

此外在船体之间也可以分析双体船。它的工作十分出名，很多流体力学专家都在使用它。

SEAWAY一直在广泛进行验证和确认使用其他的计算机代码和实验数据。WAMIT ® 是最先进的全套工具可用于分析海洋平台和其他结构或船只与波的相互作用。

WAMIT ® 由教授纽曼和在麻省理工学院的同事于 1987 年开发，因为高能力的复杂结构的分析程度的准确性和效率而获得广泛认同。在过去的 20 年 WAMIT 已授权给超过 80 家企业和世界各地的研究组织。

WAMIT 的一个特色是程序能解决零和无限附加质量一类的边值问题。这些边界值在计算发育迟滞功能描述流体的记忆效应时是特别有用的。

四耐波性的评价方法

一艘船的耐波性，直接影响了此船的住宿的实用性，航行性能和安全，已经成为衡量现代船舶的重要标准之一。国际上常用的耐波性评价标准有五个：

①时间百分比模式作为评价系统指标

运行工况时成功地执行任务的时间的百分比:

正常运行时间的百分比 = 波能完成任务的时间/静态水可以在时间内完成这项任务的时间。

操作的持续时间的百分比，是直观、明确的量化目标，不仅体现出完整的索引的耐波性，而且也与经济分析相关，从而对船舶营运的好处 (业务能力，

运输效率等) 进行了全面的评价，所以是船舶的营运规划和设计的重要依据。

②应用船舶各种参数的耐波性分析

通过多种船的耐波性的特征的数值计算都会有一定误差，通过实验船舶将产生大量人力，物力，财力的浪费。贝尔斯通过研究驱逐船舶型和耐波性特征量之间关系, 在经过大量分析之后, 最后确定最有影响的水下参数有6个：包括舯前水线