超大型集装箱船参数横摇全面校核与安全评估

政 船 的 计 算 结 果 ，为 其 航 行 安 全 性 提 供 了 操 作 指 导。但是对于第 3 层衡准，不同计算方法与模型 的提案较多，且依旧处于样船计算阶段，还未形成 较 为 系 统 与 完 整 的 衡 准 框 架 。 因 此 在 定 稿 前 ，丰 富第 3 层衡准的样船信息与校核资料就变得十分 具有研究价值。
相应的安全性评估与规避措施：降低重心高度、适当提高航速、尽量避免船舶横摇固有周期约等于 2 倍遭遇周期
等均能有效避免参数横摇的发生。［结论］对 10 000 TEU 集装箱船进行的参数横摇全面校核评估能够更好地指
导超大型集装箱船的总体设计，提高安全水平，具有较高的工程应用及参考价值。
关键词：超大型集装箱船；参数横摇；直接计算；安全性评估
高，因此，［方法］基于参数横摇模式，针对在迎浪中航行的某 10 000 TEU 集装箱船，对其各个装载状况逐一并
逐级进行计算。自主开发基于典型弱非线性三自由度模型的数值预报方法，对不满足第 2 层衡准要求的载况进
行时域模拟，并综合考虑航速、波况的影响，全面探索其可能发生参数横摇的工况。［结果］根据衡准结果，得出
IMO 参数横摇第 2 代完整稳性规则预计将于 2019 年 定 稿 ，其 中 第 1、第 2 层 衡 准 规 则 已 趋 成 熟 ，公 式 体 系 也 已 逐 渐 被 众 多 研 究 机 构 所 认 可 。 Umeda 等［9］将参数横摇简化为单自由度横摇运动 模 型 ，其 中 非 线 性 回 复 力 采 用 与 波 陡 相 关 的 非 线 性 函 数 进 行 表 达 。 梁 海 滨 等［2］基 于 参 数 横 摇 衡 准 ，采 用 多 元 线 性 回 归 方 法 计 算 了 静 水 中 的 回 复 力系数，并运用二分法求解横摇幅值，根据对某渔
第 12 卷 第 3 期 第230期17 年 6 月
中国舰船研究 Chinese Journal of Ship Research
Vol.12 No.3 Jun. 2017
引用格式：马骋远，马宁，王廷昊，等. 超大型集装箱船参数横摇全面校核与安全评估［J］. 中国舰船研究，2017，12（3）：7-15. MA C Y，MA N，WANG T H，et al. Comprehensive calculation and safety assessment of parametric roll of very large container ship［J］. Chinese Journal of Ship Research，2017，12（3）：7-15.
针 对 此 ，Bulian［10］考 虑 通 过 静 水 力 计 算 得 到 的 垂 荡 和 纵 摇 运 动 对 参 数 横 摇 的 影 响 ，提 出 一 种 1.5 自由度模型，得到了一种较为准确的参数横摇 时 域 模 拟 方 法 。 Spanos 和 Papanikolaou［11］采 用 基 于脉冲响应函数法的六自由度模型对渔船和滚装 船 进 行 了 数 值 模 拟 ，结 果 显 示 横 摇 与 纵 摇 耦 合 ， 非线性回复力对参数横摇计算结果影响较大。 Sadat-Hosseini 等 采 ［12］ 用 CFD 方 法 研 究 了 一 艘 水 面 舰 艇 的 参 数 横 摇 问 题 ，发 现 在 迎 浪 下 模 拟 结 果 与实验结果吻合较好，但采用 CFD 计算耗时巨大。
大 型 集 装 箱 船 对 于 参 数 横 摇 比 较 敏 感 ，从 对 包括 APL CHINA 号（C11 集装箱船）在内的若干实 船 事 故 的 调 查 报 告 可 以 发 现［5］，大 幅 横 摇 甚 至 是 倾覆所带来的人员伤亡与财产损失将更为惨重。 傅 超 等［8］结 合 第 2 代 完 整 稳 性 参 数 横 摇 前 2 层 衡 准 和 七 〇 二 所 开 发 的 稳 性 评 估 软 件 平 台 ，就 舭 龙 骨面积与重心高度对 C11 集装箱船的参数横摇敏 感 因 素 进 行 分 析 ，并 对 船 艏 和 船 艉 的 型 线 进 行 改 进 ，达 到 了 改 善 参 数 横 摇 的 目 的 。 但 对 此 类 船 型 开展 3 个层次的全面校核工作的并不多。因此， 在 远 洋 货 轮 航 行 安 全 性 更 受 关 注 的 当 代 ，对 万 箱 级集装箱船舶进行安全性评估的意义将显得格外 突 出 ，也 可 以 更 好 地 指 导 超 大 型 集 装 箱 船 总 体 设 计，为提高安全水平提供更具基础性的研究。
2 Collaborative Innovation Center for Advanced Ship and Deep-Sea Exploration，Shanghai 200240，China 3 State Key Laboratory of Ocean Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China
中图分类号：U661.32
文献标志码：A
DOI：10.3969/j.issn.1673-3185.2017.03.002
Comprehensive calculation and safety assessment of parametric roll of very large container ship
收稿日期：2016 - 11 - 28
网络出版时间：2017-5-12 13:01
基金项目：财政部、教育部重大科研专项基金资助项目（GKZY010004）；国家自然科学基金资助项目（51579144）
作者简介：马骋远，男，1992 年生，硕士生。研究方向：波浪中的船舶稳性与安全性设计。
马宁（通信作者），男，1961 年生，博士，教授，博士生导师。研究方向：船舶与海洋结构物 耐波性及安全性，海洋波浪数值模拟预报。
MA Chengyuan1，2，MA Ning2，3，WANG Tinghao1，2，GU Xiechong2，3 1 School of Naval Architecture，Ocean & Civil Engineering，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai 200240，China
超大型集装箱船参数横摇全面校核与安全评估
马骋远 1，2，马宁 2，3，王廷昊 1，2，顾解忡 2，3
1 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240 2 高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240 3 上海交通大学 海洋工程国家重点实验室，上海 200240
摘 要：［目的］由于超大型集装箱船在波浪中稳性高的变化较为显著，对其参数横摇校核与安全评估要求较
Abstract：As the significant variation of GM in waves for very large container ships, strict demands are raised for this ship type in the evaluation and safety assessment of parametric roll. Targeting a 10 000 TEU container ship sailing in head sea, this study conducts a series of calculations and evaluations on parametric roll motion in which each loading condition is calculated step-by-step. Direct calculation is conducted if neither Level 1 nor Level 2 is satisfied. In this paper, an independently developed time-domain simulation is conducted for loading conditions that fail to match the Level 2 criteria, which is based on a typical 3-DOF weakly nonlinear numerical model. Ship velocity and wave conditions are taken into consideration to explore sensible conditions concerning parametric roll. Finally, according to the results, corresponding safety assessments and several avoidance measures are proposed, such as reducing the height of the center of gravity and raising the speed moderately. In addition, if wave predictions can be detected in advance, the circumstance of the natural rolling period being twice as great as the encountering period should be avoided, which is the most sensible factor for inducing parametric roll. Comprehensive calculation and checking for the 10 000 TEU ship can instruct the general design and improve safety for very large container ships; as a result, remarkable engineering applications and reference value can be recognized. Key words：very large container ship；parametric roll；direct calculation；safety assessment