原文传递
随机波中船舶纯稳性丧失及骑浪横甩概率研究
| 论文题名： | 随机波中船舶纯稳性丧失及骑浪横甩概率研究 |
| 关键词： | 船舶航行;稳性失效;骑浪概率;横甩现象;随机波浪 |
| 摘要： | 在某些随机海况中，船舶有可能发生大幅非线性运动，甚至因运动失稳而发生倾覆，严重危害人们的生命与财产安全。传统静稳性衡准难以保证船舶航运安全。近些年，国际海事组织致力于制定第二代完整稳性规范。在此背景下，本文以纯稳性丧失和骑浪/横甩为研究对象，采用时间分离法、蒙特卡洛法、Melnikov方法、高斯分布拟合等方法，预报其稳性失效概率。 本文介绍了多种模拟船舶在随机海况中运动的数学模型，包括经典/改进的单自由度横摇运动方程、纵荡运动方程和操纵-耐波统一模型。其中改进的单自由度横摇运动方程考虑了船舶在随机波浪中的稳性变化，能够模拟船舶的纯稳性丧失现象；操纵-耐波统一模型结合了船舶的操纵运动与耐波运动，可以准确地模拟船舶在纵浪和斜浪中的运动时程。运动方程的数值求解方法采用四阶龙格-库塔法。单自由度方程在计算效率上更具优势，而操纵-耐波统一模型则具有更高的精度。 同时本文致力于完善并验证时间分离法关于纯稳性丧失中的倾覆概率以及船舶骑浪概率的计算流程。时间分离法通过将其分解成一个小概率事件和大概率事件的方式，利用拟合分布和统计外推的方法得到稳性失效概率，较好地解决了其非线性、随机性和罕见性等问题。针对时间分离法，本文分析了横摇阈值与临界横摇角速度变化对预报结果的影响，提出了一种计算纯稳性丧失中倾覆概率的计算方案；并尝试采用该方法预报船舶在随机纵浪中的骑浪概率。以A2渔船为目标船型，分别采用时间分离法和蒙特卡洛法计算出大幅横摇、纯稳性丧失对应的倾覆概率以及船舶骑浪概率，验证了时间分离法的准确性。 此外，本文还采用随机Melnikov方法以及高斯分布拟合法研究了船舶的骑浪概率；通过操纵-耐波统一模型模拟了船舶的横甩现象并统计出横甩概率。计算结果显示，随着航速的增加，船舶发生骑浪和横甩的概率均增加，因此适时调整航速，对于保证大风浪中的船舶航行安全至关重要。 |
| 作者： | 杨晨 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 刘刚;李红霞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
