第六章 船舶耐波性

二、风浪等级及耐波性基本概念
浪级
浪 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 级 名 无 微 小 轻 中 大 巨 狂 狂 怒 称 浪 浪 浪 浪 浪 浪 浪 浪 涛 涛 高 (m ) 0 < 0 .1 0 . 1 ≦ H 1 /3 < 0 . 5 0 . 5 ≦ H 1 /3 < 1 . 2 5 1 . 2 5 ≦ H 1 /3 < 2 .5 2 . 5 ≦ H 1 /3 < 4 . 0 4 . 0 ≦ H 1 /3 < 6 . 0 6 . 0 ≦ H 1 /3 < 9 . 0 9 . 0 ≦ H 1 /3 < 1 4 .0 1 4 .0 ≦ H 1 /3 浪
船舶概论
第六章 船舶耐波性
——征服波涛 ——征服波涛
2010年 2010年8月
目录 一、船舶摇荡运动 二、风浪等级及耐波性基本概念 三、船舶耐波性试验研究 四、船舶耐波性数值计算研究 五、改善耐波性的若干措施
一、船舶摇荡运动
一条集装箱船， 一条集装箱船，实船航行
一、船舶耐波性的基本概念
船舶摇荡运动定义 船舶摇荡运动： 船舶摇荡运动： 船舶绕纵轴（ 1横摇——船舶绕纵轴（船长方向）的往复摇动 横摇 船舶绕纵轴 船长方向） 2纵摇——船舶绕横轴（船快方向）的往复摇动 船舶绕横轴（ 纵摇 船舶绕横轴 船快方向） 首摇——船舶绕垂直轴（ 船高度方向 ） 的往复 船舶绕垂直轴（ 3 首摇 船舶绕垂直轴 船高度方向） 摇动 4垂荡——船舶沿垂直轴的往复运动 垂荡 船舶沿垂直轴的往复运动 5横荡——船舶沿横轴的往复运动 横荡 船舶沿横轴的往复运动 6纵荡——船舶沿纵轴的往复运动 纵荡 船舶沿纵轴的往复运动
三、船舶耐波性的试验研究
耐波性水池 船舶耐波性形状 往往近乎方形。 往往近乎方形。 配备有造波装置， 配备有造波装置， 可以模拟自然界 出现的各种海浪、 出现的各种海浪、
三、船舶耐波性的试验研究
造波机造波
三、船舶耐波性的试验研究
一条游艇的耐波性试验
三、船舶耐波性的试验研究
测量各种船舶摇荡运动： 测量各种船舶摇荡运动： 1横摇、纵摇、首摇、垂荡 横摇、纵摇、首摇、 测量甲板上浪 甲板上浪次数（概率） 甲板上浪次数（概率） 测量砰击 砰击压力、 砰击压力、压力分布 波浪载荷（又称波浪外载荷） 波浪载荷（又称波浪外载荷） 由于波浪产生的船舶弯矩等的测量 试验速度满足Froude数相等： 试验速度满足Froude数相等： Froude数相等
二、风浪等级及耐波性基本概念
风级
风系 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 风名 无风 软风 轻风 微风 和风 劲风 强风 疾风 大风 烈风 狂风 暴风 飓风 风速(m/s) 0~0.2 0.3~1.5 1.6~3.3 3.4~5.4 5.5~7.9 8.0~10.7 10.8~13.8 13.9~17.1 17.2~20.7 20.8~24.4 24.5~28.4 28.5~32.6 32.7~36.9 浪高(m) 0.1 0.2 0.3 1.0 2.0 3.0 4.0 5.5 7.0 9.0 11.0 14.0 海面状况 平如镜 微 波 小 波
四、船舶耐波性的理论计算研究
结构受力，和船舶运动可以同时进行分析——流固耦合 结构受力，和船舶运动可以同时进行分析 流固耦合
五、改善耐波性的若干措施
范例： 范例：一条集装箱船耐波性试验
五、改善耐波性的若干措施
通气阀门 减摇水舱
海水
减摇水舱示意图
五、改善耐波性的若干措施
舭龙骨 舭龙骨长度占船长的一 半甚至更多 舭龙骨能够在上下产生 漩涡， 漩涡 ， 从而增大摇荡运 动时候的阻尼， 动时候的阻尼 ， 减少摇 荡运动
船舷 减摇水舱
海水
舭龙骨
舭部 船底
五、改善耐波性的若干措施
五、改善耐波性的若干措施
减摇鳍
五、改善耐波性的若干措施
五、改善耐波性的若干措施其他常见措施Fra bibliotekT型翼
五、改善耐波性的若干措施
AUSTAL三体渡轮上采用 T型翼在AUSTAL三体渡轮上采用 型翼在AUSTAL
五、改善耐波性的若干措施
船型技术 创新应用
轻 浪 中 浪 大 浪 巨 浪 狂 浪 怒 涛 汹 涛 罕见
二、风浪等级及耐波性基本概念
• Sea-keeping ability
波 浪 砰 击 对舒适度的影响
上 浪 船 舶 失 速 对安全性的影响 对航行性能的影响
螺旋桨飞车
二、风浪等级及耐波性基本概念
摇荡运动的危害
典型的船舶纵摇运动——船舶绕横轴（船宽方向） 典型的船舶纵摇运动——船舶绕横轴（船宽方向） 船舶绕横轴 的往复摇动 纵摇运动带来一些问题： 纵摇运动带来一些问题： 1首部砰击 2螺旋桨出水
Vm =
Vs
λ
三、船舶耐波性的试验研究
• 波浪中的弯矩测量
砰击试验
三、船舶耐波性的试验研究
波浪载荷试验
三、船舶耐波性的试验研究
波浪载荷试验——分段模 分段模 波浪载荷试验
三、船舶耐波性的试验研究
分段模
四、船舶耐波性的理论计算研究
四、船舶耐波性的理论计算研究
采用商业软件或者自编程序， 采用商业软件或者自编程序 ， 可以进行船舶在波浪中 的摇荡运动的计算。 的摇荡运动的计算。 从某种意义上讲，在工程上， 从某种意义上讲 ， 在工程上 ， 已经大量采用软件计算 来代替模型试验。尤其是海洋平台领域， 来代替模型试验 。 尤其是海洋平台领域 ， 一些商业化 软件功能已经实现的较好。 软件功能已经实现的较好。 一些常见的船舶的运动已经能够计算的比较好。 一些常见的船舶的运动已经能够计算的比较好。 但是对于波浪外载荷，作用在船舶结构上的波浪力， 但是对于波浪外载荷 ， 作用在船舶结构上的波浪力 ， 计算结果同模型试验结果之间差别还是比较明显的。 计算结果同模型试验结果之间差别还是比较明显的 。 用实船结构载荷试验也表明：计算结果并不完全可信。 用实船结构载荷试验也表明： 计算结果并不完全可信。 可能高估或低估波浪的载荷； 可能高估或低估波浪的载荷 ； 相比之下试验结果更为 可信一些。 可信一些。
一、船舶耐波性的基本概念
晕船 Sea sick
不同浪向船舶出航率——由晕船率来决定 由晕船率来决定 不同浪向船舶出航率
二、风浪等级及耐波性基本概念
船舶耐波性 船舶耐波性是指： 船舶耐波性是指： 在波浪扰动下，产生各种摇荡运动、砰击、 在波浪扰动下，产生各种摇荡运动、砰击、 甲板上浪、失速、螺旋桨出水及波浪弯矩等， 甲板上浪、失速、螺旋桨出水及波浪弯矩等，仍 能维持一定航速在波浪中安全航行的能力。 能维持一定航速在波浪中安全航行的能力。