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基于实际海浪大尺度模型试验的舰船航行性能综合评估

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基于实际海浪大尺度模型试验的舰船航行性能综合评估

作者：胡学聪哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

船舶在海上航行过程中遇到的风浪流环境会对船舶的安全产生很大的影响,为了保证船舶在各种条件下都能安全航行,要求船舶具有良好的综合航行性能,这些航行性能包括快速性、操纵性、耐波性、波浪载荷、浮性、稳性和抗沉性等。如何科学合... 详细信息

船舶在海上航行过程中遇到的风浪流环境会对船舶的安全产生很大的影响,为了保证船舶在各种条件下都能安全航行,要求船舶具有良好的综合航行性能,这些航行性能包括快速性、操纵性、耐波性、波浪载荷、浮性、稳性和抗沉性等。如何科学合理地评估船舶在风浪中航行的综合性能也一直是船舶领域的热点和难点问题。因此,有必要建立合理的船舶风浪环境综合航行性能评估体系来对船舶的综合航行性能进行评估。本文主要就实际海洋环境下大尺度自航船模试验在舰船航行性能综合评估上的应用,进行了如下的研究:1、基于实际海浪大尺度模型试验的测试项目建立了舰船航行性能综合评估指标体系,根据相关文献和规范指南选取了各评估指标的衡准值,并介绍了舰船航行性能综合评估的方法。2、根据相似准则,设计了大尺度船模,包括主机功率的选取、波浪载荷测量梁设计、轴系设计、舵系设计、传感器的布置等。完成了近海海域海浪的测量分析,通过与大洋谱进行比较,验证了在近海海域开展大尺度模型试验的可行性和合理性。3、实施了实际海浪大尺度自航船模试验,包括快速性试验、操纵性试验、耐波性试验以及波浪载荷试验。通过对各项试验数据进行处理分析,得到了船舶在对应实船4-6米海况下,各项评估指标的响应值。4、基于大尺度模型试验得到的评估指标响应值,采用层次分析法和多级模糊综合评估对舰船在不同工况下的航行性能进行了综合评估,为船舶在波浪中航行性能的综合评估提供了参考。

关键词：航行性能实际海浪大尺度模型试验层次分析法模糊综合评估

真实海况下船舶水弹性响应及砰击载荷的大尺度模型试验研究

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船舶力学 2021年第2期25卷 137-145页

作者：焦甲龙陈超核任慧龙华南理工大学土木与交通学院广州510641 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

现有的船舶波浪载荷模型试验大多是在水池环境中开展的,然而受水池尺度、造波能力、模型航行范围以及尺度效应等方面的影响或限制,水池模型试验并不能完全真实地反映出实船海上航行时的水动力学性能。事实上,真实海浪具有非线性强、随... 详细信息

现有的船舶波浪载荷模型试验大多是在水池环境中开展的,然而受水池尺度、造波能力、模型航行范围以及尺度效应等方面的影响或限制,水池模型试验并不能完全真实地反映出实船海上航行时的水动力学性能。事实上,真实海浪具有非线性强、随机性强、方向分布广等特征,因此研究船舶在真实海浪短峰波中的水动力学性能对于指导实船设计研发具有重要的指导意义。实际海浪环境中,舰船大尺度模型试验是一种新型试验技术,综合了水池模型试验和实船海试的部分共同优势。本文提出了大尺度模型波浪载荷与砰击载荷试验技术,建立了一套稳定可靠的大尺度模型海上试验测试系统,并提出了恶劣海况下大尺度模型耐波性及波浪载荷试验实施方案,进而基于大尺度模型试验数据分析了船舶在真实恶劣海况下的运动与载荷响应及砰击载荷特性。

关键词：实际海浪波浪载荷砰击载荷船舶水弹性大尺度模型试验

短峰波中船舶运动与波浪载荷的频域水弹性理论与试验研究

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船舶力学 2020年第4期24卷 427-438页

作者：焦甲龙陈超核任慧龙华南理工大学土木与交通学院广州510641 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

传统的耐波性及波浪载荷理论与试验主要针对船舶在二维长峰波中的运动与载荷响应进行预报,然而实际海浪是三维短峰波。研究表明,基于长峰波的理论计算及水池模型试验所预报的船舶运动与载荷响应与实际情况存在一定的差异,且三维波浪的... 详细信息

传统的耐波性及波浪载荷理论与试验主要针对船舶在二维长峰波中的运动与载荷响应进行预报,然而实际海浪是三维短峰波。研究表明,基于长峰波的理论计算及水池模型试验所预报的船舶运动与载荷响应与实际情况存在一定的差异,且三维波浪的方向扩散特性是影响船舶运动与载荷响应的重要因素之一。为了研究短峰波中船舶运动与载荷响应特性及其与长峰波中响应的差异性,本文首先基于三维水弹性理论计算船舶在规则波中的频域响应,然后基于二维谱分析法将其扩展至短峰不规则波中船舶运动与载荷响应预报,进而分析短峰波方向扩散函数对于船舶运动与载荷响应的影响,最后基于实际海浪环境下大尺度模型水弹性试验数据验证理论计算结果。

关键词：短峰波实际海浪方向函数耐波性波浪载荷水弹性

基于系统辨识的大尺度模型耐波性试验实船响应外推预报

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船舶力学 2019年第11期23卷 1310-1319页

作者：焦甲龙孙树政李积德陈超核华南理工大学土木与交通学院广州510641 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

实际海浪环境中大尺度模型耐波性试验是一种新型试验技术,具有风浪环境真实、模型航行范围开阔和尺度效应小等优点,解决了水池试验和实船试验中存在的一些问题。该试验技术是研究真实海况中船舶响应的有效方法,因此近年来得到了广泛的... 详细信息

实际海浪环境中大尺度模型耐波性试验是一种新型试验技术,具有风浪环境真实、模型航行范围开阔和尺度效应小等优点,解决了水池试验和实船试验中存在的一些问题。该试验技术是研究真实海况中船舶响应的有效方法,因此近年来得到了广泛的研究关注。然而该试验技术目前仍存在一些尚未解决的问题,如何将大尺度模型测试数据准确外推换算至实船响应是一项关键技术。为此,本文提出了基于时间序列分析的实船响应外推方法,根据大尺度模型在某海况下的波浪及模型响应测量数据,基于系统辨识求解船舶的非线性时域响应函数,进而外推实船在其他任意输入海况下的运动响应。

关键词：大尺度模型耐波性试验实际海浪系统辨识时间序列分析外推预报