运输船舶在不规则波

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1、第九届全国水动力学学术会议暨第二二十二届全国水动力学研讨会文集运输船舶在不规则波中阻力增加的近似估算何惠明，董国祥(I：海船舶运输科学研究所200135)摘要：船舶在波浪中的快速性已日益受到人们的普遍重视。船舶在波浪中的失速主要是阻力增加引起的。如何准确、快速、简便地估算不规则波中的船舶阻力增加，已成为船舶波浪性能研究人员、造船技术研究人员和航运界人员共同关心的一个重要课题。本研究选择了9艘船舶，大致涵盖了运输船舶的各种船型，方形系数扩充到0．86以上，根据规则波模型试验结果回归了一个不规则波中船舶阻力增加的近

2、似计算公式。从模型试验结果与本研究公式计算结果的比较中可以看到该回归公式计算结果的精度是令人满意的。关键词：不规则波；快速性；船舶阻力增加；近似计算公式1概述以往，受理论和技术发展的限制，人们较习惯丁川船舶在静水中的快速性能来衡蹙一艘船的快速性好坏。事实上，一艘船在它的整个营返寿命期间。有80％是在各种不同人小的海况中航行的。静水快速性好的船不一定在波浪中的快速性也是好的。有很多船长反映，为什么做过模型静水快速性试验能达到设计航速的船在实际航行中总感到跑不快，也许就是这个道理。当今，业土对船舶航运经济性的要求越

3、来越高，船舶在波浪中的快速性已日益受到人们的普遍重视。船舶在波浪中的失速主要是阻力增加引起的。增阻的机理是由于海浪遇到船体绕射和由丁船体的摇荡运动兴起波浪及两者相互干扰所引起的。虽然，增阻可以通过理论计算米求得，但目前比较成熟的理论计算是以势流理论(忽略黏性)和切片理论(细长体假定)为基础，也就是把流场的三元问题简化为二元问题，且只是在线性范同内来考虑问题，故计算的准确性不高¨3。。1993年，Sclavounos和Nakos应用三维时域计算程序SwAN一1预报船舶的波浪增阻川，2000年，Kihara等人提出

4、了一种非线性时域数值方法哺1，这种方法建立在高速船切片理论的基础上，并考虑了水线处船首形状对波浪阻力的影响。但是，所有这些理论计算方法计算I：作苗很人很是繁复，事实上在船舶设计阶段很少使Hj。因此，如何准确、快速、简便地估算不规则波中的船舶阻力增加，已成为船舶波浪性能研究人员、造船技术研究人员和航运界人员共同关心的一个重要课题。不规则波中船舶阻力增加的近似估算，可实用的目前仅有两个。一个是Jinkine—Ferdinande根据4艘快速货船(方形系数0．55～0．65)的第九届全国水动力学学术会议暨第二十二届全

5、国水动力学研讨会文集规则波模型试验结果经过回归分析，于1974年提出的一个近似计算公式怕1；另一个是上海交通大学船舶流体力学研究室根据5艘渔船的规则波模型试验结果经过回归分析，于1982年提出的～个仅适用于渔船的近似计算公式Ⅲ。但是，自20世纪70年代初以来的30多年里，运输船型技术得到了突飞猛进的发展。即使是常规船型，新船型也不断涌现。如集装箱船、大型集装箱船、肥大船、浅吃水肥大船、MPV船、VLcC船等。船舶的方形系数有的已达0．86以上。本研究选择了9艘船舶，人致涵盖了以上的新船型，方形系数扩充到0．86

6、以上。根据规则波模型试验结果经过回归分析，以Jinkine—Ferdinande提出的近似计算公式的形式为基础，增加了浪级修正函数，(眉，。)和方形系数巴修正函数，(G)，并把原用图谱表达的随无冈次系数Q(叫，／甜，，)变化的函数，(Q)，调整为便丁：编稃计算的公式化函数，(Q)，重新同归了一个不规则波中船舶阻力增加的近似计算公式。并对这9艘船舶作了模型试验结果与本研究公式计算结果的比较，结果表明两者相当吻合。之后，又进行了一艘运输船的模型试验，根据模型试验数据用11vrC双参数波谱所作的谱分析统计预报结果与本

7、研究公式计算结果作了比较，作为对本研究公式的验证。验证结果表明，本研究公式计算结果同样有令人满意的精度。因此，本研究公式可以用予运输船舶不规则波中阻力增加的近似计算，并可用丁实船试航时测速因波浪引起的失速修正。29艘船舶的迎浪规则波模型试验2．1九艘船舶的主要参数2．1．1江海直达浅吃水肥大船两梓间长仁128．Om，型宽廖24．Om，首吃水磊=5．4m，尾吃水五=5．4m，方型系数C江O．8645，船舶纵向惯性半径氟，=0．25厶2．1．210000吨级专线货船两柱间长卢124．Om，型宽庐23．Om，首吃水乃

8、=3．329m，尾吃水五=4．078m，方型系数G=0．829，船舶纵向惯性半径氲，=0．25厶2．1．310000吨级干货船两柱间长仁114．0m，型宽庐20．Om，首吃水弘6．Om，尾吃水五=6．Om，方型系数反=0．846，船舶纵向惯性?F径成，=0．264厶2．1．450500吨化学品船两柱间长仁176．0m，型宽庐32．2m，首吃水乃=11．0m，尾吃水五=l1．Om，方犁系