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船舶耐波性评价及其在航海安全中的应用

熊文海  
【摘要】: 船舶在波浪中航行时,由于受到风、浪、流以及船体自身的影响,不可避免地产生摇荡运动。长期以来,船舶在风浪中航行时主要依靠一些气象航路服务指南和船长们的经验,形成一套所谓的“经验航法”,然而由于没有理论的指导,有时会出现一些致命的失误导致一些灾难性的后果。本文从船舶在波浪中运动的机理出发,在线性化假设下,把船舶的运动看作普通的刚体的运动,在切片理论的基础上,按照牛顿第二定律建立了船舶在规则波中的运动响应方程组,求出了船舶在波浪中的六个自由度的运动幅值响应函数;利用平稳随机过程的线性系统理论和ITTC关于海浪谱的描述建议,求解出了船舶在随机海浪中的各种耐波性因素的运动响应谱密度函数,然后利用数理统计学的知识求得出了各个因素的有义值随船舶航向、航速变化曲线,从而找出船舶的航态(某一航速合航向的合称)与其运动性能的关系;最后将层次分析法理论用到船舶安全综合评估上,根据船舶自身的构造情况和装载情况以及船舶特殊作业的要求,建立了船舶耐波性综合安全评估方程;并且按照船舶耐波性综合评价的结果,寻找到了船舶在波浪中航行时的安全航态范围和在某一航速(或航向)时的最佳航向(或航速),形成一套“理论航法”,让驾驶员在操纵船舶时能够得到有效的指导,拟形成一种“经验航法”与“理论航法”相结合的航法,从而能够有效地保证船舶的安全和作业顺利完成。


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