船舶耐波性及其评价方法综述

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1、船舶耐波性及其评价方法综述熊云峰熊文海（武汉理工大学，武汉430063）摘要:随着人们对船舶在波浪上的航行性能愈来愈重视，船舶耐波性的好坏已成为衡量现代化船舶航行性能的重要衡准之一，本文通过对船舶耐波性的分析，总结了船舶在波浪中航行时的耐波性衡准，并对各种船舶耐波性评价方法作了较为全面的介绍和总结，同时提出了今后研究工作的方向和重点。关键词:船舶耐波性；衡准；评价；综述1引言船舶耐波性及其评价方法是船舶设计和航海人员及海事管理部门都十分重视的研究课题。寻找使用方便且行之有效的船舶耐波性评价方法与衡准也一直是船舶耐波性研究人员所追

2、求的目的之一。但由于船舶耐波性问题的复杂性，迄今尚无统一的耐波性衡准指标，船舶耐波性评价方法也多种多样。因此，深入了解以往研究所用的各种评估方法及其研究成果，对于进一步完善船舶耐波性及其评价方法的研究，找到更加方便、合理、准确的评价方法，减少船舶在风浪中发生危险的可能性，无疑具有重大的意义。为此，本文力图对船舶耐波性及其评价方法进行较为全面的介绍和总结，并提出今后研究工作的方向和重点，供船舶耐波性研究人员参考。2船舶耐波性概述船舶耐波性是研究船舶在波浪中运动规律的一门学科。对商船而言，耐波性是指船舶在波浪扰动下，产生各种摇荡运动

3、、砰击、甲板上浪、失速、螺旋桨出水以及波浪弯矩等，仍能够维持一定航速在波浪中安全航行的性能。对于舰艇而言，我国海军规定：“耐波性是指舰艇在一定海况下具有适当的舰体运动环境，以保证人员及各种武器、系统和其他装备能正常工作的能力”。对于船舶耐波性的研究，它是随着船舶工业的发展和计算机技术的发展而不断在发展，但是研究船舶耐波性的基本方法主要有两种：（1）理论计算与分析法船舶在波浪中的摇荡运动，从力学的观点看，包括两个方面：一是刚体动力学问题，即船舶作为一般刚体在受到外力作用下产生运动的问题。船舶在波浪扰动下的摇荡运动同周期性扰动力作用

4、下的振荡器的振动类似，因此，研究船舶摇荡运动归结为建立船舶摇荡运动的微分方程及求解。另一方面是流体动力学问题。船舶在波浪中运动所受的外力主要是流体作用力。这些力的大小和变化与船舶以及流体相对运动有关。一般采用流体动力学方法计算。这两方面的问题是相互关联的，即船舶运动影响它的受力，而其受力又影响船舶运动。因此解决这类问题通常是寻求船舶的受力及其运动量间的函数关系。（2）试验方法在船舶耐波性的研究中，除理论研究外试验研究也占极其重要的地位。试验包括实船试验和船模试验。试验可以帮助我们观察海浪和船舶的运动现象，寻求内在的规律性，验证理

5、论计算结果。3船舶耐波性衡准船舶耐波性衡准是指在船舶受到波浪扰动而产生运动的影响下，人员、船体或船舶上的系统（设备）能否进行作业、完成任务的极限指标。船舶耐波性是由许多基本的耐波性因素所决定，通常包括六自由度的运动、线（角）速度及线（角）加速度，以及诸如甲板上浪、螺旋桨出水、船首砰击等耐波性事件和晕船率等。由于船舶耐波性衡准同船舶的任务、人员的素质及系统（设备）的功能有着直接联系，不同的任务要求不同的系统（设备）正常有效地工作。因此，很难对每一耐波性因素做出一个绝对统一的衡准，一般情况下船舶耐波性衡准的设置主要考虑船舶安全性、作

6、战或作业使用性、适居性三个方面的因素。在考虑了以上三方面因素的情况下，不同的组织、不同的学者对耐波性衡准有不同的建议：（1）中国船舶科学研究中心提出的耐波性衡准如表1所示：表1中国船舶科学研究中心耐波性衡准编号耐波性因素衡准值1单幅有义纵摇（度）4.82单幅有义横摇（度）163晕船率（2小时内）%304有义垂向加速度(g)0.45100次振荡中出现的砰击次数36每分钟甲板上浪次数0.57每分钟螺旋桨出水次数（25%浆叶）0.5（2）北欧合作研究计划也对船舶耐波性进行了综合考察，他们提出了如表2的预报船舶作业特性的基本耐波性衡准：

7、表2北欧合作研究计划耐波性衡准衡准要素商船军船高速小艇垂向加速度均方根值（g）首垂向处桥楼处0.05-0.2750.150.2750.200.650.275垂向加速度均方根值（g）桥楼处0.120.10.1横摇均方根值（度）6.04.04.0砰击临界概率0.01-0.030.030.03甲板淹湿临界概率0.050.050.05（3）对于以航运为主的商船的耐波性衡准，Karppinen作了比较全面深入的研究，提出了如表3所示的商船一般作业的耐波性衡准：表3商船一般作业的耐波性衡准衡准要素定义及计量单位衡准值首柱处垂向加速度单幅均方

8、根值(g)0.05-0.275桥楼处垂向加速度单幅均方根值(g)0.15横向加速度单幅均方根值(g)0.12横摇角单幅均方根值(度)6砰击概率首柱后0.15L处且落向波面的临界速度=0.0930.01-0.03甲板淹湿概率首部甲板上浪0.054船舶耐波性评价方法