新型远洋渔船波浪上运动稳定性研究

【摘要】：船舶在波浪上运动的稳定性越来越受到船舶设计人员以及科研人员的关注,在波浪上发生剧烈的摇荡运动会对船舶航行的安全造成极大威胁。目前,对于船舶稳定性问题的研究正逐渐增多,特别是对于国际海事组织(IMO)所提出五种新的稳性失效模式,骑浪横甩作为这五种稳性失效模式之一,是最具有动力特性的,目前的研究也比较少。本文所要考虑的新型远洋渔船,具有船型瘦长,航速较高的特点,是典型的较容易在尾随浪中发生骑浪横甩现象的船型,此外,目标船主要的航行海域具有较大的波高,且分布在各个方向,根据大量航行事故、理论分析和实验证明,其船型参数和波浪条件,均在骑浪横甩发生的阈值以内为了保证目标渔船在波浪上航行的稳定性,本文采用数值模拟的方法,对渔船骑浪横甩的发生进行预报。本文采用了基于统一理论的船舶操纵性耐波性运动统一模型,操纵性运动模型基于MMG模型,各水动力导数采用经验公式的方法计算,耐波性运动模型基于脉冲响应函数法,实现频域转时域的计算,频域辐射力和绕射力根据STF切片理论计算,最后依据统一理论将两种运动模型在同一时间尺度叠加在同一空间坐标系,形成运动统一模型。由于在尾随浪中航行时,对船舶骑浪横甩现象发生的最大影响因素为航速和波陡,较大的航速和波陡可能对船舶运动的稳定性造成威胁,而初稳性高与横摇回复力相关,决定了船舶在失稳时受到横向干扰是否发生横摇及倾覆。因此,本文选取这几种工况,计算出不同初稳性高,不同航速,不同波陡下船舶在尾随浪中的运动时域响应,观察其运动稳定性的变化,分析了影响船舶发生骑浪横甩的原因和条件,发现渔船在尾随浪下运动的四种模态,及各模态之间的界限,依此可以为渔船在波浪上运动的稳定性提供指导和参考,帮助其避免失稳及骑浪横甩现象的发生。