规则波浪中舰船不规则摇荡运动计算分析.pdf

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1、第33卷第1期2011年1月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．33。No．1Jan．。2011规则波浪中舰船不规则摇荡运动计算分析陈俊锋，朱军，黄昆仑(海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉430033)摘要：采用舰船波浪中操纵性基本方法建立操纵与摇荡耦合动力学方程，简化后得到摇荡耦合动力学方程。针对文献资料进行了舰船规则斜浪中航向保持运动模拟，结果显示，规则波浪中操纵与摇荡耦合运动响应出现不规则摇荡运动现象，而摇荡耦合运动响应则不出现不规则摇荡运动现象。通过对遭遇频率的频谱分析，得到规则波浪中操纵与摇荡耦合运

2、动的不规则响应机理是遭遇频率的变化结论。关键词：舰船；操纵性；耐波性；规则波浪；摇荡响应中图分类号：U661．3文献标识码：A文章编号：1672—7649(2011)0l一0041—04DoI：10．3404／j．iesn．1672—7649．2011．01．007StudyontheirregularoscillatorymotionsforashipinregularwavesCHENJun·feng，ZHUJun，HUANGKun-lun(CollegeofShipandPowerEngineering。NavalUniversityo

3、fEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Byadoptingmaneuveringprincipleofshipsinwaves，thecouplingdynamicequationsbetweenmaneuverabilityandoscillatorymotionswereestablishedandthesingle—oscillatorydynamicequationswereobtainedbysimplifyingthecouplingequations．Themaneuverability

4、andoscillatorymotionsofashipwerecalculatedforthec哦ofregularobliquewaves．andheirregularoscillatoryresponseoccurredintheresultsofsimulation．However，itdidn'thappeninthesingle-oscillatorymotions．Analysisofthespectrumonthewaveencounterfrequencywasusedtoexplainthere&80noftheirreg

5、ularresponseinregularwaves．Theconclusionthat，therapidchangeofwaveencounterfrequencyinducedtheirregularresponse，canbeobtained．Keywords：ship；maneuverability；seakeepingperformance；regularwaves；oscillatoryresponse0引言20世纪40年代，人们开始研究船舶波浪中的操纵性。1948年，DavidsonKSM⋯首次对顺浪中船舶操纵性问题进行了研究，

6、RydillLJ【21仅考虑了Froude-Krylov波浪扰动后得到了波浪中船舶可控和不可控运动的线性结果。1965年，EdaH旧1在线性操纵性方程中叠加了谐振形式的波浪力。在线性理论下得到了波浪中船舶航向稳定性结果。1972年，EdaH¨1又在PD操舵规律下研究了波浪中船舶的航向控制稳定性。波浪中操纵性研究基本上沿用低频操纵性运动方程叠加高频波浪扰动力的方法。1990年。Nonakak"1采用双时标展开法在势流理论范围内证明了这种方法的合理性。波浪中船舶操纵性研究的主要成果是波浪中的漂移现象和尾斜浪的“横甩”现象。1965年，InoueS

7、⋯的模型试验发现船舶在规则波浪中回转出现漂移现象，HiranoM¨’从理论和试验证明了二阶波浪力是产生回转漂移的原因。本文采用操纵运动方程迭加波浪力的传统方法研究船舶波浪中的操纵性¨1，研究了操舵对船舶摇荡运动的影响。通过模拟仿真计算发现规则波浪中船舶的摇荡运动出现不规则响应现象，分析表明出现这种现象的机理是操舵引起了遭遇频率变化所致。收稿13期：2010—03一18；修回日期：2010—05—12基金项目：国家部委基金资助项目(9140A14030509381105)作者简介：陈俊锋(1983一)，男。博士研究生．主要研究方向为舰船流体动力

8、性能。．42．舰船科学技术第33卷1舰船波浪中操纵运动数学模型1．1坐标系采用船舶操纵运动的坐标系，如图1所示。图1中喏，，f为惯性坐标系，Oxyz为船体运动坐标系