超规范散货船波浪载荷的直接计算
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iω t
（5 ） （6 ）
Leabharlann Baidu
3 ,20 0DWT 散货船的波浪载荷的计算， 取得了较为满意的结 果。 二、理论方法 1．速度势的求解 引入平衡坐标系 Ox yz ， 原点 O 位于未扰动的水平面上，
z 轴垂直向上并通过船舶的重心，y
左舷， x 轴的正方向指向船首。
轴的正方向指向船舶的
p S ( x, y, z) = ρ g ( wG + yθ xθ ) （7 ） xG yG p I ( x, y, z) = iρ ω φ （8 ） I p D ( x, y, z ) = iρ ω φ （9 ） D p R ( x, y, z) = iρ ω φ （ 10 ） R 式中， pS 为 由船体运动引起的脉动静压力， p I 为入射 波压力， p R 为辐射压力， p D 为绕射压力。
（11 ） （12 ） （13 ） （14 ）
Re[φ D ( x, y, z) e
iω et
] + Re[
φ( x, y, z) p ∑
r r =1
6
（2 ）
r
C SB =
e
iω et
]
式中 ， φ , y, z ) 分别为入 射波速 度势分 I (x, y, z ) 和 φ D (x 量和绕射波速度势分量； 为辐射波速度势 φ r (x, y, z) (r = 1,L ,6 ) 分量， 它是当船体以第 r 阶干模态作频率为 ω e 的单位主坐标 振幅振 荡时所诱导的 流场运动速度 势； 时存在 ω e = ω。 非定 常速度势 φ 的 表 达 式 为 已 知 [1] 。 绕 射 势 I ( x, y, z ) 收稿日期：2 01 1- 1 0- 15
iω t Φ ]+ t ( x, y , z, t ) = Re[φ I ( x, y, z) e
e
M v ( +) = M C HB M w（中拱） M v ( ) = M C SB M w （中垂）
其中
CH B = 190 Cb 95 C b + 55(Cb + 0. 7) 110(C b + 0.7) 95 Cb + 55( C b + 0.7)
p r 为第 r 阶模态响
应主坐标复数幅值；ω e 为船体的遭遇频率，当船体航速为零
作者简介：蒋诚松（1 97 7- ） ，浙江欣海船舶设计研究院工程师，主要从事船舶设计工作。
王俊武（1 9 8 1 - ） ，浙江欣海船舶设计研究院工程师，主要从事船舶设计工作。
8
中 国 水 运
第 11 卷 本文探 讨了满载出港、满载到港、 压载出港、压载到港
k N；F 1 ，F 2 为分别对应于中拱和中垂状态的剪力分布系数。 三、模型建立 某 32 00 DWT 散 货 船 ， 总 长 L Ｏ Ａ =8 8.8 0m 、 型 宽 B =1 5.0 0m 、型深 D = 5.3 0m ，其 B / D= 2.8 3 ，超出规范适 用范围，不能 使用规范公式对其波浪附加 载荷进行计算。现 参照国际船级社协会（IAC S ）推荐和认可的波浪载核直接计 算方法，使用软件为 DNV 的 S E S AM 软件，采用的波浪谱 是 P -M 双参数谱， 波浪资料是 IAC S 推荐波浪长期统计资料， 波浪载荷设计计算值取为 1 0 -8 概率水平 （代表设计寿命为 20 年）。建立的模型见图 1 -图 6 。
直接计算法计算了系列甲板运输船的波浪载荷，并对直 接计算结果进行了非线性修正应用于实船，取得了较为满意 的结果。 关键词：超规范散货船；波浪载荷；直接计算 中图分类号：U661. 1 一、前言 为了提高甲板 装载率，有些散货船采用 了宽甲板，致使 船舶的宽深比大于 2 .5 ，超出规范适用 的范围，其总纵强度 中的波浪载荷 ，已不能直接引用规范提供 的公式，只能用直 接计算法求取 。本文采用三维势流理论研 究了超规范散货船
的波浪诱导载 荷，并进行了非线性修正。 该直接计算法用于
文献标识码：A
文章编号：1006- 7973（2011）12- 0007- 03 和辐射势 φ 借助复合格林函数法来求解。 φ D ( x, y, z ) r ( x, y, z ) 2 ．波浪载荷的求解 由总速度势的分解式得到脉动压力的表达式： P ( x, y, z, t ) = Re( p( x, y, z ) e ) p ( x, y, z) = pS (x , y, z) + p I ( x, y , z) + p R ( x, y , z) + p D ( x, y , z) 其中
第 11 卷 2011 年
第 12 期 12 月
中 国 水 运 Chi na W at er Tr a ns por t
V ol . 12 D e c em be r
N o. 11 2011
超规范散货船波浪载荷的直接计算
蒋诚松，王俊武，徐丰光
（浙江欣海船舶设计研究院，浙江 舟山 31 6000） 摘 要：对于宽深比超出规范 B/ T＜2 .5 的船舶，其总纵强度中的波浪载荷，不能直接引用规范的公式。本文采用
Φt ( x, y, z , t ) = ΦI ( x, y, z , t ) + ΦD ( x, y, z , t ) + ∑Φr ( x, y, z, t ) （1 ）
m r =1
式中，ΦI ( x, y, z, t ) 、ΦD (x, y, z, t )、 Φr (x, y, z, t ) 分别为入射 波速度势、绕射波速度势和船体结构 6 个刚体模态所诱导的 辐射波速度势。 由于入射波为 规则波，因此为了获得稳 态解，可以把时 间因素和空间因素分离：
各压力 分量确定后，即可沿着船长 积分计算波浪垂向弯 矩 M w 与波浪垂向剪力 F w 。 3 ．波浪载荷的非线性修正 通过预报得到的波浪诱导垂向弯矩为 M w， 可以通过下式 进行非线性修正：
对于在波浪中 无航速的船舶，其周围的 流场只有非定常 部分稳态流场速度势 Φ ( x, y, z, t ) 组成，求解线性问题可用叠 t 加原理分解为：
式中，Mv 为由长期分析所得的船中剖面处的波浪诱导垂 向弯矩， k N.m ； M 为弯矩沿船长的分布系数；CSB 、C HB 非 线性修正系数； Cb 艉方形系数，不小于 0 .6 。 通过预报得到的波浪诱导垂向剪力为 F w ， 可以通过下式 进行非线性修正： （15 ） F v ( +) = 2 F w F 1 /( F 1 + F 2) （中拱） （16 ） F v ( ) = 2 F w F 2 /( F 1 + F 2)（中垂） 式中， F w 为由长期分析得到的各剖面的垂向波浪剪力，
（5 ） （6 ）
Leabharlann Baidu
3 ,20 0DWT 散货船的波浪载荷的计算， 取得了较为满意的结 果。 二、理论方法 1．速度势的求解 引入平衡坐标系 Ox yz ， 原点 O 位于未扰动的水平面上，
z 轴垂直向上并通过船舶的重心，y
左舷， x 轴的正方向指向船首。
轴的正方向指向船舶的
p S ( x, y, z) = ρ g ( wG + yθ xθ ) （7 ） xG yG p I ( x, y, z) = iρ ω φ （8 ） I p D ( x, y, z ) = iρ ω φ （9 ） D p R ( x, y, z) = iρ ω φ （ 10 ） R 式中， pS 为 由船体运动引起的脉动静压力， p I 为入射 波压力， p R 为辐射压力， p D 为绕射压力。
（11 ） （12 ） （13 ） （14 ）
Re[φ D ( x, y, z) e
iω et
] + Re[
φ( x, y, z) p ∑
r r =1
6
（2 ）
r
C SB =
e
iω et
]
式中 ， φ , y, z ) 分别为入 射波速 度势分 I (x, y, z ) 和 φ D (x 量和绕射波速度势分量； 为辐射波速度势 φ r (x, y, z) (r = 1,L ,6 ) 分量， 它是当船体以第 r 阶干模态作频率为 ω e 的单位主坐标 振幅振 荡时所诱导的 流场运动速度 势； 时存在 ω e = ω。 非定 常速度势 φ 的 表 达 式 为 已 知 [1] 。 绕 射 势 I ( x, y, z ) 收稿日期：2 01 1- 1 0- 15
iω t Φ ]+ t ( x, y , z, t ) = Re[φ I ( x, y, z) e
e
M v ( +) = M C HB M w（中拱） M v ( ) = M C SB M w （中垂）
其中
CH B = 190 Cb 95 C b + 55(Cb + 0. 7) 110(C b + 0.7) 95 Cb + 55( C b + 0.7)
p r 为第 r 阶模态响
应主坐标复数幅值；ω e 为船体的遭遇频率，当船体航速为零
作者简介：蒋诚松（1 97 7- ） ，浙江欣海船舶设计研究院工程师，主要从事船舶设计工作。
王俊武（1 9 8 1 - ） ，浙江欣海船舶设计研究院工程师，主要从事船舶设计工作。
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中 国 水 运
第 11 卷 本文探 讨了满载出港、满载到港、 压载出港、压载到港
k N；F 1 ，F 2 为分别对应于中拱和中垂状态的剪力分布系数。 三、模型建立 某 32 00 DWT 散 货 船 ， 总 长 L Ｏ Ａ =8 8.8 0m 、 型 宽 B =1 5.0 0m 、型深 D = 5.3 0m ，其 B / D= 2.8 3 ，超出规范适 用范围，不能 使用规范公式对其波浪附加 载荷进行计算。现 参照国际船级社协会（IAC S ）推荐和认可的波浪载核直接计 算方法，使用软件为 DNV 的 S E S AM 软件，采用的波浪谱 是 P -M 双参数谱， 波浪资料是 IAC S 推荐波浪长期统计资料， 波浪载荷设计计算值取为 1 0 -8 概率水平 （代表设计寿命为 20 年）。建立的模型见图 1 -图 6 。
直接计算法计算了系列甲板运输船的波浪载荷，并对直 接计算结果进行了非线性修正应用于实船，取得了较为满意 的结果。 关键词：超规范散货船；波浪载荷；直接计算 中图分类号：U661. 1 一、前言 为了提高甲板 装载率，有些散货船采用 了宽甲板，致使 船舶的宽深比大于 2 .5 ，超出规范适用 的范围，其总纵强度 中的波浪载荷 ，已不能直接引用规范提供 的公式，只能用直 接计算法求取 。本文采用三维势流理论研 究了超规范散货船
的波浪诱导载 荷，并进行了非线性修正。 该直接计算法用于
文献标识码：A
文章编号：1006- 7973（2011）12- 0007- 03 和辐射势 φ 借助复合格林函数法来求解。 φ D ( x, y, z ) r ( x, y, z ) 2 ．波浪载荷的求解 由总速度势的分解式得到脉动压力的表达式： P ( x, y, z, t ) = Re( p( x, y, z ) e ) p ( x, y, z) = pS (x , y, z) + p I ( x, y , z) + p R ( x, y , z) + p D ( x, y , z) 其中
第 11 卷 2011 年
第 12 期 12 月
中 国 水 运 Chi na W at er Tr a ns por t
V ol . 12 D e c em be r
N o. 11 2011
超规范散货船波浪载荷的直接计算
蒋诚松，王俊武，徐丰光
（浙江欣海船舶设计研究院，浙江 舟山 31 6000） 摘 要：对于宽深比超出规范 B/ T＜2 .5 的船舶，其总纵强度中的波浪载荷，不能直接引用规范的公式。本文采用
Φt ( x, y, z , t ) = ΦI ( x, y, z , t ) + ΦD ( x, y, z , t ) + ∑Φr ( x, y, z, t ) （1 ）
m r =1
式中，ΦI ( x, y, z, t ) 、ΦD (x, y, z, t )、 Φr (x, y, z, t ) 分别为入射 波速度势、绕射波速度势和船体结构 6 个刚体模态所诱导的 辐射波速度势。 由于入射波为 规则波，因此为了获得稳 态解，可以把时 间因素和空间因素分离：
各压力 分量确定后，即可沿着船长 积分计算波浪垂向弯 矩 M w 与波浪垂向剪力 F w 。 3 ．波浪载荷的非线性修正 通过预报得到的波浪诱导垂向弯矩为 M w， 可以通过下式 进行非线性修正：
对于在波浪中 无航速的船舶，其周围的 流场只有非定常 部分稳态流场速度势 Φ ( x, y, z, t ) 组成，求解线性问题可用叠 t 加原理分解为：
式中，Mv 为由长期分析所得的船中剖面处的波浪诱导垂 向弯矩， k N.m ； M 为弯矩沿船长的分布系数；CSB 、C HB 非 线性修正系数； Cb 艉方形系数，不小于 0 .6 。 通过预报得到的波浪诱导垂向剪力为 F w ， 可以通过下式 进行非线性修正： （15 ） F v ( +) = 2 F w F 1 /( F 1 + F 2) （中拱） （16 ） F v ( ) = 2 F w F 2 /( F 1 + F 2)（中垂） 式中， F w 为由长期分析得到的各剖面的垂向波浪剪力，