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舰船破舱稳性实时计算方法研究

杨帆  
【摘要】:舰船一旦发生破损,完善的抗沉辅助决策系统将有助于实时获取破损后的浮态和稳性参数,并提供最优的决策方案,使得舰船指挥员能在最短的时间内做出正确决策,及时采取有效的损管措施挽救舰船,最大可能地恢复舰船的生命力和战斗力;同时,我国的抗沉辅助决策系统与发达国家的海军相比,还存在较大差距。因此,对舰船破舱稳性实时计算方法的研究具有十分重要的现实意义。 舰船在设计阶段进行的破舱稳性计算只考虑了几种典型装载状态下一些假定破损舱组进水时的浮态和稳性。而实时破损稳性计算需要计算任意载况下,任意指定破损舱组进水时的浮态和稳性,并且要达到快速、准确计算,因此在舰船破舱稳性的实时计算研究中,需要探讨实时计算破损稳性的理论方法和软件实现方法。 主要研究的内容有: (1) 针对舰船破舱稳性实时计算时需要使用的舱室要素,其中主要是舱室几何要素的数据,本文给出了一种描述舱室几何要素的方法:用一组封闭的横剖面曲线来表达舱室形状,其中任意的一条曲线是由一系列离散点表达出来的,同时,每条曲线还包括船体纵方向的信息,这样,就在三维空间中确立了舱室的几何要素。 (2) 开发了舱室定义参数化程序,针对油船、舰船等不同的船型,根据其各自的分舱特点,采用不同的数据输入方式,尽可能减少数据输入,只给出少量的参数,就可快速生成舱室形状数据。 (3) 在舰船破舱稳性实时计算方法的研究中,破损船舶自由浮态计算采用矩阵方法;破损船舶自由纵倾时的稳性计算采用最优化方法,本文以消耗在倾斜船舶的功为最小值这一条件,来确定总复原力矩(或力臂)曲线。 (4) 建立了舰船破舱稳性实时计算软件模型:使用液位测量仪实时读取液舱的液位高度,计算破损前全船的重量重心,即并确定当前的舰船载况,指定破损舱室,计算进水前全船的重量重心数据、破损进水后最终平衡状态的浮态和初稳性、大倾角稳性以及抗风能力,在此基础上,辅助决策者制定浮态调整措施。


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