水面舰船纯稳性丧失和参数横摇薄弱性衡准研究

摘要

现行的舰船完整稳性衡准采用静力学理论的评估方法，是基于经验的气象衡准，因此并不能保证舰船遭遇极端海况时的稳性安全。目前IMO致力于制定的第二代完整稳性衡准是基于动力学的理论，包含了船舶在波浪中主要的完整稳性失效模式。为了涵盖舰船在波浪中的稳性评估，更好地为舰船在波浪中的行为制定框架，近年来国际上考虑将IMO第二代完整稳性衡准作为一种工具，以波浪中船舶性能评估的视角整合现行海军完整稳性衡准。 目前第二代完整稳性衡准中纯稳性丧失和参数衡摇薄弱性衡准内容已经确定。为了进行实际的可行性试验，本文在我国两艘尺寸不同且具代表性的护卫舰上进行了两个薄弱性衡准的应用研究。研究原理是分别选择两艘舰船常见的4种工况，对于每种工况假定一系列重心高度，根据2017年SDC4会议对参数横摇和纯稳性丧失薄弱性衡准草案所做的完善，基于最新的参数横摇和纯稳性丧失薄弱性衡准计算方法，对改变重心高度后的一系列假定工况分别进行参数横摇及纯稳性丧失薄弱性衡准计算，通过二分法得到各工况下的极限重心高度，并与用我国现行舰船完整稳性衡准得到的结果进行对比分析。通过对结果的分析得出了两个新衡准对舰船在波浪中航行时稳性评估的适用性及舰船对两种失效模式的薄弱性；比较了现行舰船稳性衡准与二代稳性中薄弱性衡准的严格程度。 考虑到目前国际上将二代稳性薄弱性衡准用作舰船设计初期评估其波浪中行为的工具。本文以3XA舰船为例，先通过CAD图利用NAPA软件进行船体建模，并导出船型IGS文件；后基于型线变换软件CAESES改变七种主要的船型参数进行船型变换，并生成系列船型。基于计算机C语言编写宏命令，使得系列船型的型值数据能够按一定规律批量导出。然后采用课题组开发的计算软件，对系列船型进行纯稳性丧失及参数横摇薄弱性衡准计算。最后通过对计算结果的分析，将船型参数分别按对纯稳性丧失与参数横摇薄弱性的敏感程度进行排序，并详细分析了各个船型参数变化对舰船纯稳性丧失及参数横摇薄弱性的影响规律，为舰船波浪中的稳性设计提供技术参考。

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