船舶运动干扰载荷数学模型及计算方法研究
起重船波浪载荷直接计算方法研究
起重船波浪载荷直接计算方法研究程正华【期刊名称】《《河南科技》》【年(卷),期】2019(000)017【总页数】3页(P97-99)【关键词】起重船; 波浪载荷; 直接计算; 单元应力响应函数【作者】程正华【作者单位】招商局重工(江苏)有限公司江苏海门 226100【正文语种】中文【中图分类】TH218起重船又被称为浮吊，翻译自英文crane ship或crane vessel，源于内河和港区水上作业，是为了在水上起吊重物而产生的一种工程船，起重能力跨度从几百吨到上万吨不等。
随着海洋工程的发展，近些年，起重船的作业区域逐渐由港口区域延伸到了近海（Offshore）区域［1］。
波浪荷载，通常也称为波浪力，是波浪对海洋中的结构物所产生的作用，也是海洋工程结构在海洋风浪流环境下地受载的总称。
波浪是一种随机性运动，很难在数学上精确描述，常用特征波法和谱分析法确定［2］。
波浪载荷计算对于起重船的性能有重要作用。
本文根据CCS发布的《钢质海船入级规范》（2015）（以下简称《钢规》）第二分册2.2.1.2中所指定的范围［3］，对于L/B≤5和B/D≥2.5的船型，简述一种波浪载荷直接计算方法。
1 坐标系定义坐标系通常选用右手笛卡尔坐标系，X坐标沿船体纵向，向船艏方向为正；Y坐标沿船体横向，向左舷为正；Z轴沿船体垂向，向上为正。
坐标原点在Fr0中纵剖面基线处。
浪向角按逆时针方向定义，随浪（波浪从船艉向船艏传播）为0°，横浪（波浪从右舷向左舷传播）为90°，迎浪（波浪从船艏向船艉传播）为180°。
在水动力分析中，船体作为一个刚体，在波浪中的6个自由度的运动定义如下，沿X 方向的运动为纵荡（Surge），向船艏为正；沿Y方向的运动为横荡（Sway），向左舷为正；沿Z方向的运动为垂荡，向上为正；沿X、Y、Z三轴的旋转分别为横摇（Roll）、纵摇（Pitch）、艏摇（Yaw）3个旋转运动的正向，均按右手法则定义，如图1所示。
(完整word版)船舶预测数学建模模型
武汉理工大学第十一届大学生数学建模竞赛承诺书我们仔细阅读了《武汉理工大学第十一届大学生数学建模竞赛的选手须知》。
我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。
我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。
我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。
如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。
我们的竞赛编号为： C 10我们的选择题号为：B参赛队员：队员1：刘晓辉队员2：刘春华队员3：黎燕燕评阅编号：中国船舶行业未来趋势发展预测摘要:本文建立了本文建立了关于中国船舶预测的数学模型，通过对船舶简单分类，并分析每类船舶的特点，进而分析了国际船舶市场需求的结构性变化、国际船舶市场需求、国内船舶企业造船业务比例等影响因素；采用了线性拟合和统计分析方法，运用回归方程对误差做了最小化、最优化处理；用改良模型对中国船舶业未来三年的发展做出了预测；并在最后给出了对有关部门建议的文章。
关键词：差方分析、线性拟合、统计回归、误差消除模型、结构变化。
中国船舶行业未来趋势发展预测一．问题重述中国船舶行业未来趋势发展预测2008年由于国际金融危机导致的航运业不景气，国内船舶企业相对过剩的产能使得产销率达到近几年的最低点。
从中国船舶行业的产销率看，近几年来也一直是下降的趋势。
中国船舶工业协会表示，2011年以来，国际船舶市场需求出现结构性变化，大型集装箱船、LNG(液化天然气船)及海洋工程装备等高附加值产品主导国际船舶市场，但上述高附加值产品订单基本为韩国、新加坡造船集团所垄断，国内船舶企业承接新订单难度增大。
今年以来约有半数以上的造船企业尚未获得新的订单合同，个别造船企业出现船台空置，无船可造的局面。
船舶动力定位系统数学模型参数辨识方法研究
船舶动力定位系统数学模型参数辨识方法研究李文华;杜佳璐;张银东;宋健;孙玉清;陈海泉【摘要】船舶动力定位是深海开发的关键技术之一,随着海上油气生产向深海的发展,对应用于船舶动力定位系统的船舶数学建模也提出更高的要求.首先介绍船舶动力定位系统的意义及其应用的数学模型,然后针对船舶及推进器动力学数学模型的辨识与建立过程进行详细介绍,最后讨论船舶外界环境扰动建模的策略.【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2012(023)003【总页数】5页(P55-59)【关键词】船舶;动力定位系统;数学模型;辨识;环境扰动【作者】李文华;杜佳璐;张银东;宋健;孙玉清;陈海泉【作者单位】大连海事大学轮机工程学院大连116026;大连海事大学信息科学技术学院大连116026;大连海事大学轮机工程学院大连116026;大连海事大学轮机工程学院大连116026;大连海事大学轮机工程学院大连116026;大连海事大学轮机工程学院大连116026【正文语种】中文【中图分类】U661.33船舶动力定位技术是指在不借助锚泊系统的情况下，使船舶利用自身的推进装置抵御风、浪、流等外界扰动的影响，以一定的姿态保持在海面某目标位置或精确地跟踪某一给定轨迹，以完成各种作业功能［1］。
它具有定位成本不随着水深增加而增加，机动性强，操作简便，定位精度高，不破坏海床等优点，故被广泛应用于海洋石油钻井平台以及打捞救助船、工程供应船、消防船等各种船舶上，是维持海洋浮式作业平台和船舶正常工作的关键。
近年来，随着海洋开发不断向着远海、深海扩展，动力定位技术对海洋开发具有越来越重要的现实意义，已受到业界广泛关注［2-3］。
为了提高动力定位船舶的操纵性能与定位精度，必须建立一个尽量精确而全面的数学模型。
应用于动力定位系统的船舶数学模型可以分为船舶及推进器动力学数学模型、船舶外界环境干扰因素环境扰动模型两个部分。
在有风、浪、流共同作用的复杂海况下，无约束的船舶具有六个自由度的运动特征。
风浪流作用下码头系泊船舶运动响应的数值模拟
风浪流作用下码头系泊船舶运动响应的数值模拟作者：索华侨朱良生来源：《广东造船》2014年第03期摘要: 码头系泊船舶在风浪流联合作用下将发生较大的运动响应，运动过大会造成系泊缆绳断裂，影响码头的装卸作业。
本文建立了风浪流作用下码头系泊船舶运动响应数学模型，然后用结构物与波浪作用的时域方法进行数值计算，求得系泊船舶的运动响应，将所得结果与物理模型结果进行比较分析，表明二者总体上比较相符。
关键词：码头系泊；船舶运动响应；时域方法；数值模拟中图分类号：U661.32文献标识码：AThe Numerical Simulation of Motion Response of Complex Wharf Mooring Ship Under the Action ofWind Wave and FlowSUO Huaqiao, ZHU Liangsheng（South China University of Technology,Guangzhou 510640）Abstract:Wharf berthing ships under the joint action of waves flow will result in the large motion response. If movement is too large that will cause the mooring rope breakage and affect wharf handling operation.This paper established motion response mathematical model under the joint action of wind,flow and wave.Then use time domain methods to calculate the interaction between waves and structures.After obtained motion response of the mooring ship,Compare and analyze the numerical result with physical result, they are generally close.Key Word: wharf berthing；ship motion response；time domain methods；numerical modeling1引言系泊船舶在风浪流联合作用下，将发生较大的运动响应，若运动过大，不但影响到装卸作业的安全，还影响到系泊船舶自身和码头结构的安全，因此研究码头系泊船舶在风浪流联合作用下的运动响应问题显得非常重要。
锚泊偏荡运动数学模型的研究
锚泊偏荡运动数学模型的研究锚泊是船舶运输生产的一个必不可少的环节。
锚泊安全问题关系到船员、船舶、货物的安全。
因此，锚泊安全问题一直为专家、学者们所关注。
几十年来，人们对锚泊安全问题进行了大量的研究，目的是提高锚泊安全性，保障人员、船舶、货物安全。
研究的方法主要有两种：一是实验研究，包括实船实验和船模实验研究；二是理论研究。
本文运用理论研究的方法，建立5个自由度的锚泊运动数学模型，进一步研究锚泊安全问题：走锚和搁浅。
该数学模型突破了以往数学模型的局限性，不仅考虑了纵荡、横荡、首摇运动，还考虑了垂荡、纵摇运动；在该数学模型中还考虑了浅水的影响，对模型中受浅水影响较大的部分作了浅水修正；在计算各外力时，采用最新研究成果，使计算结果更加准确；通过大量计算得出一些很有意义的结论： 1．水深对横荡和首摇运动影响较大，水深增加，横荡和首摇运动幅度增大，因此，对锚链冲击力增大，即对走锚的影响较大。
2．垂荡运动和纵摇运动幅度受水深影响较小，受波高影响较大。
3．由于垂荡运动和纵摇运动幅度较小（相对于横荡和首摇运动），对锚链的冲击力影响较小，即对走锚的影响较小。
4．垂荡运动和纵摇运动对锚泊船舶所需水深影响较大。
锚地波浪较高时，由于垂荡运动引起船体下沉和纵摇运动引起船首、尾向下倾斜，增大了锚泊船搁浅的可能性。
5．给出了安全锚泊最小水深的计算公式。
对于万吨级船舶，为防止走锚和搁浅，满载状态最佳锚泊水深在2d和1.5d+2/3H<sub>max</sub>之间，d为满载吃水，H<sub>max</sub>最大波高；空载状态最佳锚泊水深在2d+1米和1.5d+2/3H<sub>max</sub>之间，d为满载吃水。
船舶动力定位的数学模型和滤波方法
船 舶 动 力 定 位 的数 学 模 型 和 滤 波 方 法
王 宗义 肖 坤 庞 永杰 李殿 璞 ， ， ，
（ ． 尔滨工程 大学 自动化学院 ， １哈 黑龙江 哈 尔滨 １０ ０ ； ． ５ ０ １２ 中国船舶 工业集 团公 司 船 舶 系统 工程 部 ， 北京 １０ ３ ） ０ ０ ６ 摘 要： 分析了船舶动力定 位中 的运动数学 模型和滤波 方法 ， 给出了船舶 动力定位 中所使 用的低频 数学模 型 和
Ｃ Ｓ ｅ ｉ ０ ０ ６ Ｃ ｉａ Ｓ Ｃ Ｂ ｉｎ １０ ３ ． ｈｎ ） ｊｇ Ａｂ ｔａ ｔＴｈ ｌ ａ ｉ ｅｉｇ ｉ ｕ ｅ ｏ ｅｔ ａｅｔ ｅｓ ｗ ａ ｔｏ ｈｐ ｍｏ ｅ ｎ ｓｕ ｅ ｏ ｙ ａ ｉ ｓ ｉ ｓｒ ｃ ： ｅ Ｋａｍ ｎｆｌ ｒ ｓ ｓｄ ｔ ｓｉ ｔ ｈ ｌ ｐ ｒ ｆｓ ｉ ｖ ｍｅ ｔ ｓｄ ｆｒｄ ｎ ｍ ｃ ｈｐ ｔ ｎ ｍ ｏ ｐ ｓｔ ｎ ｎ ，ａ ｄ ｔ ｉ ｅ ｕ ｈ ｉｈ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｍｏ ｅ ｅ ｔａ ｄ ｎ ｉ ．Ａ ｌ ｎ ｆ ｔｒｉ ｐ ｅｅ ｔｄ ｆｒａ ｏ ｉｉ ｉｇ ｏ ｎ ｏｆｌ ｒｏ ｔｔ ｅ ｈｇ ｒｑ ｅ ｃ ｖ ｍ ｎ ｎ ｏｓ ｔ ｅ Ｋａｍａ ｉ ｅ ｓ ｒｓ ｎ ｅ ｏ ｌ ｃ ｒａｎ ｓ ｉ ｏ ｅ．Ｔｈ ｔ ｏ ｒｓ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｉ ｒ ｖ ｄ ｆａ ｉｌ ｎ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ｂ ｙ ａ ｉ ｐ ｓ— ｅｔｉ ｈｐｍ ｄ １ ｅｍｅｈ ｄ ｐ ｅ ｔｄ ｉ ｈｓ ａ ｅ ｓｐ ｏ ｅ ｅ ｓｂｅｉ ｎ ｉｅ ｒｎ ｙ ｄ ｎ ｅ ｍ ｃｏ ｉ ｔ ｎｎ ｉ ｕａ ｉｎ ｔｓｓ ｉ ｉｇ ｓ ｏ ｍ ｌｔ ｅ ｔ． ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｉ ｎ ｉｅ ｒｎ ｙｗｏ ｄ ：ｈｐ ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ；ｄ ｎ ｉ ｏ ｉ ｏ ｉ ｇ ｉｉ ｌ ｉ ｅｉｇ ｙ ａ ｃｐ ｓｔ ｎｎ ；ｄｇｔ ｌ ｒｎ ｍ ｉ ａ ｆｔ
两船在静水中的兴波干扰数值计算
两船在静水中的兴波干扰数值计算王小龙;毕毅【摘要】使用VOF方法计算两排水量相当的船型在静水中兴波的水动力干扰,计算时采用两型值一样的Wiglev船作为对象,湍流模式选择了RNG k-ε模型.在模拟计算时,变化两船的航速以及两船的间距,得到不同状态下的兴波波形.将得到的波形加以比较分析,进而得出兴波值最大的位置.低速时兴波最大值出现在距船首1/3船长左右的位置,高速时兴波最大值出现在距船首2/3船长左右的位置.将计算结果与实验结果相比较,令人比较满意,证明这种算法是很有效的,为以后的较为复杂的船型两船干扰模拟计算提供了一些参考.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2010(005)006【总页数】5页(P60-64)【关键词】VOF方法;Wigley船型;自由面;兴波干扰【作者】王小龙;毕毅【作者单位】海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033;海军工程大学船舶与动力学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】U661.1两体的水动力干扰研究早在上世纪60年代就已经发起了。
Ohkusu［1］采用系列展开法计算作用在相互连接的两个圆柱体上的水动力。
Van Oorhnerssen［2］采用三维源汇分布法计算了圆柱与方盒的相互干扰水动力系数并与模型试验结果进行比较。
Kodan［3］采用切片法预报两体干扰问题,并且给出了两个结构体在不规则波中的响应结果。
Loken［4］则采用三维源汇分布法分析了波浪中运动的多体之间的干扰。
Duncan等［5］应用Van Oorlmerssen提出的方法计算了两舰之间的耦合运动响应。
Korsmeyer［6］则采用试验的方法研究了两舰的垂向运动,并采用三维面元方法计算了两舰在有限水域的干扰问题。
Williams与Rangapp［7］采用修正平面波方法计算了由多列半浸圆柱结构组成的多层柱海洋平台的水动力载荷与附加质量阻尼系数。
Zhang等［8］采用基于B样条的一种新的数值方法计算三维船体水动力,用B样条函数表达三维船体表面的几何形状以及流场中未知物理量的分布,在一些假设下对两船作平行航行时的干扰水动力做了相应的计算工作。
船舶在风浪中航行的操纵运动数学模型
方 程 中的 Ｑ Ｘ为作 用在 船舶 上 的 力在 运动 坐 标 系的 Ｘ轴 上 的 投 影 ．Ｑ ｙ为 作用力在 Ｙ轴上 的投影 ．ＮＸ为力 矩在Ｘ轴上 的投 影 ． ＮＺ 为力矩 在ｚ轴 上的投影 ．Ｊ 为船 舶绕Ｘ轴 的转动惯量 ．Ｊ 为绕 Ｘ Ｘ Ｚ Ｚ ｚ轴的 转动惯量 ．ｋ 船舶 纵 向运动 牵连质量 系数 ．ｋ 为船舶 横 向 运 动 牵连质 量 系数 ．ｋ 为船 舶绕 Ｚ轴转 动牵连 转 动惯 性系数 ． ０ 究 其在 水平 面 内 的运 动 和 操 纵 控 制 问题 。建 立 船 舶 水 平 面 操 纵 为船 舶 横 倾 角 ． 为 艏 向 角 ． 为 角速 度 。 数 学模 型 的价 值 在 于 当进 行 舰 船 总 体 结 构 和 性 能 设 计 时 ，可 通 作 用力和 力矩 的计算 过 操纵 运 动 数学 仿 真 试 验 ，进 行 船 舶 操 纵 性 预 报 ：在 舰 船 操 纵 Ｑ ＝ｍ （ １＋ｋ ２ Ｖｖ ＋Ｘ ＋Ｔ＋ＸＲ ６ ｘ ） ２ Ｈ ＋Ｘ ＋Ｆ ： 控 制设 备 （ 自动 舵 、减 摇 鳍 等 ） 的设 计 时 ．通 过 仿 真 试 验 确定 操 Ｑ 一 ～ｍ （ ＋ｋ １Ｖ ＋Ｙ —Ｙ ＋Ｆ ： １ １） Ｈ Ｒ Ｙ （） ４ Ｎ ～ｍ ｇ 一 Ｊ ＝ ｈ０ 一 Ｍ — Ｍ ＋ Ｍ ＋ Ｍ ： Ｈ Ｒ ６ 纵 控制设备的控制规律及参数 。 Ｎｚ Ｍｚ — Ｍｚ ＋Ｍ ｚ ＋ Ｍｚ Ｈ Ｒ Ｔ 。 船 舶 在 风 浪 天 气航 行 时 ．航 向 将 出 现 不 停 的偏 摆 ．在 高 海 情 时 ．舵 力矩 远 不 足 以克 服 波 浪 的 干 扰 力 矩 ．在 操 舵 仪 自动 方 上式 中的Ｘ 、Ｙ 、Ｍ 、Ｍ 分别 表示作 用在船 上粘 滞水动 力 式 下 会 频 繁 操 舵 却 不 能 控 制 航 向 的摆 动 。 为 了消 除 这 种 ” 效 和 力 矩 的 在 运 动 坐 标 系相 应 坐标 轴 上 的 投 影 ．而 用 Ｘ 、Ｙ 、 无 Ｍ 舵 ” 目前正 在 研 究 引入 诸 如维 纳 滤 波器 、卡 尔 曼 滤波 器 、 渐近 Ｍ ． Ｘ 表示 转舵和 转鳍所 产生 的控 制力和力矩 在运动 坐标 观测 滤 波器 等 环 节 ，但 至 今 未 能 很 好 地 解 决 这 个 问 题 。 因 此 ， 系 相应 坐 标轴 上 的投 影 ．Ｔ表 示螺 旋 桨的 推力 ．Ｍ 表示 螺旋 桨 在 各种 滤波 技 术 研 究 及 仿 真 时 ，建 立 并 采 用 船 舶 在 风 浪 中 航 行 力矩 ．Ｆ 、Ｆ ．Ｍ 、Ｍ 表 示空气 、波 浪等外 干扰力 和力矩在 相应 的 操 纵 运 动 数 学 模 型 ．更 具 有 现 实意 义 。 坐标轴 上的投影 。 牵连 质量 幕薮和 牵连 转 动惯 量 幕薮 计算 船 舶 水 平 面操 纵 运 动 基 本 的 非 线性 数 学 模 型 式 中 牵连 质 量 和 转 动 惯 量 系数 由下 列 公 式 确 定 ： 基 本模 型 采 用８ 阶 非 线 性 微 分 方 程 表 征 船 舶 水 平 面 操 纵 运 船 舶 在 江 河 湖 海 中 航 行 ． 严 格 地 说 是 一 个 六 自 由 度 运 动 体 ，为 了简 化分 析 ．常将 其 分 解 为水 平 面 运 动 和 垂 直 面 运 动 ， 且 不 考 虑 两 者 的 运动 耦 合 关 系 。绝 大 多数 船 舶 对 垂 直 面 内的 升 沉 运动 和纵 摇运 动 没 有 控 制手 段 ． 因此 对 排 水 型 船 舶 目前 只 研
大型补给舰船液舱晃荡载荷计算方法
大型补给舰船液舱晃荡载荷计算方法
1大型补给舰船液舱晃荡载荷计算方法
补给舰船液舱乃油轮行驶过程中非常重要的部件，它能够有效的将液体油料储存于船内并且支撑了船舶的整体结构。
其必须耐候各种条件，包括船舶结构振动、波浪受力、水力冲击等，以保证液体油料的安全性和补给能力。
因此，需要计算出液舱晃荡载荷来确保船舶安全稳定行驶。
2液舱晃荡载荷计算方法
1.填满液舱，控制液体液位保持在正常补给前船舶平衡状态，使液舱重量大小居于一个合理范围。
2.针对不同静置、行驶特性以及结构载荷的液舱，计算液位变化比例，根据供液舱上升及下降过程中液位变化比例、水力及结构载荷探讨液舱晃荡载荷的大小。
3.建立船舶模型，建模水力及结构载荷，研究载荷对液舱晃荡载荷的影响。
4.分析不同潮流、波浪强度及船舶补给条件等情况下液舱受力与晃荡载荷之间的关系，推算出晃荡载荷大小。
3结论
大型补给舰船液舱晃荡载荷计算是一项比较复杂且繁琐的工作，必须建立船舶模型，综合考虑各种条件下，水力及结构载荷等因素，分析晃荡载荷大小，以保证船舶的安全、高效补给。
船舶碰撞外部动力学数值模拟研究
船舶碰撞外部动力学数值模拟技术在工程实践中的应用前 景
船舶碰撞外部动力学数值模拟技术在船舶设计中的应用
船舶碰撞外部动力学数值模拟技术在船舶运营中的实时监控和预警
船舶碰撞外部动力学数值模拟技术在船舶维修和改造中的应用
船舶碰撞外部动力学数值模拟技术在船舶安全评估中的应用
船舶碰撞外部动力学数值模拟技术面临的挑战与问题
船舶碰撞预警：利用动力学模型，开发船舶碰撞预警系统，减少船舶碰撞事故
船舶碰撞救援：根据动力学模型，制定船舶碰撞救援方案，提高救援效率
02
船舶碰撞数值模拟方法
有限元法在船舶碰撞中的应用
有限元法的基本原理 有限元法在船舶碰撞模拟中的优势 有限元法在船舶碰撞模拟中的具体应用 有限元法在船舶碰撞模拟中的局限性和改进方向
船舶碰撞数值模拟结果的优化分析
优化目标：提高模拟结果的准确性和可靠性 优化方法：采用先进的数值模拟技术和算法 优化效果：降低模拟结果的误差，提高预测精度 实际应用：优化后的模拟结果可用于船舶设计和安全评估
船舶碰撞数值模拟结果的应用前景分析
船舶碰撞数值模拟结果可以用于优化船舶设计和建造，提高船舶安全性能。 数值模拟结果可以用于评估船舶碰撞后的损伤程度，为维修和保险理赔提供依据。 数值模拟结果可以用于研究船舶碰撞对海洋环境的影响，为环境保护提供数据支持。 数值模拟结果可以用于改进船舶碰撞救援和打捞技术，提高救援效率和安全性。
船舶碰撞外部动力学数值模拟 研究
, a click to unlimited possibilities
汇报人：
目录
船舶碰撞动力 学模型
船舶碰撞数值 模拟方法
船舶碰撞外部 动力学特性分
析
船舶碰撞数值 模拟结果分析