基于第二代完整稳性的集装箱船稳性研究

摘要

近年来，随着船舶行业的快速发展，集装箱船因其成本低而效率高的优势受到海洋运输业的广泛青睐，成为船舶运输中的重要组成部分。集装箱船拥有甲板上装载大量集装箱的载货特点，重心较高，KMT值较之一般船型大，因此，集装箱船在航行过程中的安全性能也逐渐被世界各国关注起来。船舶的稳性研究是船舶安全航行最重要的性能之一，它是船舶安全航行的基本保障，也是船舶检验的最主要内容之一。目前现阶段对稳性的研究主要都是船舶在静水中的稳性研究，但是，由于实际上船舶经常会在波浪中航行，因此，制定新一代完整稳性衡准迫在眉睫。因此，对参数横摇和纯稳性丧失的研究是非常有必要的。
　　本文主要是对集装箱船的稳性进行研究，主要内容包括以下几个方面:
　　1)利用NAPA软件进行静水中的稳性计算。本文主要采取了五种典型的装载工况进行计算校核。
　　2)研究讨论了船舶在波浪中复原力臂的计算方法:选取三种不同的坐标系，求解任意规则波中浮力与重力平衡、纵倾力矩为零的瞬时静平衡方程，得到船和波的交点，继而求出船舶各剖面下浸水横剖面面积及其面积心，沿船长积分即可求得船舶的排水体积及浮心位置，并基于Froude—Krylov假定计算船舶在波浪中的复原力臂GZ。然后利用MATLAB进行编程，开发了相应的计算程序，并以该集装箱船为计算实例，分析了波浪频率、波陡、浪向角和船波相对位置对稳性变化的影响，同时与静水中的复原力臂进行了对比分析。
　　3)介绍了参数横摇衡准草案和纯稳性丧失草案，利用MATLAB对参数横摇第一层薄弱性衡准和纯稳性丧失的第一层薄弱性衡准进行编程，并对该集装箱船的四种典型装载工况进行了校核。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景及意义

1．2 船舶稳性衡准的发展历史

1．2．1 船舶完整稳性的发展历史

1．2．2 第二代完整稳性的发展历史

1．3 参数横摇的国内外研究现状

1．4 纯稳性丧失的国内外研究现状

1．5 本文的主要研究内容和方案

第2章 集装箱船的稳性计算

2．1 NAPA软件的介绍

2．2 集装箱船模型的建立

2．3 集装箱船的介绍

2．4 各个工况重量、重心计算

2．5 稳性分析

2．6 本章小结

第3章 波浪中船舶复原力臂的计算及其程序开发

3．1 坐标系的建立和转换关系

3．1．1 坐标系的建立

3．1．2 三种坐标系之间的转换关系

3．2 规则波的特性

3．3 波浪中船舶复原力臂的计算

3．4 浸水剖面面积及面积心计算

3．5 浸水剖面体积的计算

3．6 基于Froude—Krylov假说的复原力计算

3．7 波浪中船舶复原力臂计算的程序开发

3．7．1 MATLAB的介绍

3．7．2 程序的设计思路

3．7．3 软件的实现

第4章 集装箱船在波浪中稳性计算结果研究

4．1 船舶在波浪中的稳性计算

4．1．1 船中位于波峰时，波浪频率对稳性的影响

4．1．2 船中位于波峰时，波陡对稳性的影响

4．1．3 船中位于波峰时，浪向角对稳性的影响

4．1．4 船中位于波谷时，波浪频率对稳性的影晌

4．1．5 船中位于波谷时，波陡对稳性的影晌

4．1．6 船中位于波谷时，浪向角对稳性的影响

4．2 不同浪向角时船舶的稳性变化规律

4．2．1 船中位于波峰时，不同浪向角对船舶稳性的影响

4．2．2 船中位于波谷时，不同浪向角对船舶稳性的影响

4．3 不同横倾角对船舶稳性的影响

4．3．1 船中位于波峰时，不同横倾角对船舶稳性的影响

4．3．2 船中位于波谷时，不同横倾角对船舶稳性的影响

4．4 不同船波相对位置对船舶稳性的影响

4．5 本章小结

第5章 第二代完整稳性的研究和计算

5．1 参数横摇

5．2 参数横摇第一层薄弱性衡准

5．2．1 第一层衡准内容

5．2．2 △GM的计算方法

5．3 纯稳性丧失

5．4 纯稳性丧失第一层薄弱性衡准

5．4．1 第一层衡准内容

5．4．2 GMmin的计算方法

5．5 程序的开发

5．5．1 程序的设计思路

5．3．2 程序的实现

5．4 基于第二代完整稳性的集装箱船的校核

5．4．1 集装箱船参数横摇的校核

5．4．2 集装箱船纯稳性丧失的校核

5．5 解决方案

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介