规则纵浪中船舶参数激励横摇运动研究.pdf

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1、20l1年2月船舶February，2011第1期SHIP＆BOATN0．1[研究与设计]规则纵浪中船舶参数激励横摇运动研究李浩陆建辉(中国海洋大学工程学院山东青岛266100)[关键词]稳性；规则纵浪；参数激励；非线性横摇；初稳性高波动[摘要]考虑船舶横摇运动中恢复力矩及阻尼力矩的非线性，建立船舶在规则波浪中参数激励下的非线性横摇运动方程，并对规则纵浪中船舶参数激励横摇运动进行研究，探讨船舶发生参数激励横摇运动的条件及大幅横摇的动力学特征，分析船速、波高及波长等因素对参数激励横摇运动的影响。[中图分类号]U661．2~2[文献标识码]A[文章编号]

2、1001—9855l2011)0l一0016—05ShipparametricexcitationrollingmotioninaregularlongitudinalwaveLiHaoLuJianhuiKeywords：stability；regularlongitudinalwave；parametricexcitation：non—linearrolling；initialstabilityhigh-wavemotionAbstract：Asregardsthenonlinearityoftherecoverymomentandthedampm

3、omentintheshiprollingmotion，anonlinearrollingequationoftheshipparametricexcitationinaregularwavehasbeensetupandtheparametricexcitationrollingmotioninaregularlongitudinalwavehasbeenstudied．Theoccurrenceconditionoftheparametricexcitationrollingmotionandthedynamicfeaturesofthelarg

4、emagnituderollingmotionhasbeendiscussedandtheinfluenceofspeed，waveheightandlengthetc．ontheparametricexcitationrollingmotionhasbeenanalyzed．船舶在航行中遭遇到风急浪高的恶劣天气时，0引言为了避免横向大面积承受风浪载荷，普遍都会选择调整航向．保持在纵浪或斜浪航行状态。船舶在纵船舶稳性研究是一个非常重要且复杂的课题。浪中航行时会发生垂荡和纵荡运动，一般不会发生船舶在波浪上航行时，由于受到海浪的扰动作用而横摇运动。但是，

5、目前大量的实验资料和海难事故易产生大幅度摇荡运动，完整地表述船舶在波浪上统计发现．在一定的遭遇频率下，在纵浪和斜浪中航的运动模态需要定义6个自由度的运动方程，然而行的船舶也会发生大幅横摇运动]，在极端情况下对于船舶倾覆来说，横摇是最危险的模态．船舶倾覆会破坏船体和货物。存在倾覆危险。这种横摇的诱大多都是由于横摇角度过大引起的，船舶稳性的衡发不是直接由时变的外力或外力矩引起的．而是由准一般也考虑横风、横浪作用时的横摇状态大幅自身系统中系数的周期性变化引起的[3_。起伏的波横摇导致倾覆是风浪中航行船舶的最重要风险之浪表面加上纵摇、垂荡运动，会导致船只水下

6、几何形一，也是最为复杂的力学问题。状的变化，使得水线面和横向复原力矩发生变化．进[收藕13期】2010—08—18[作者简介]李浩(1985一)，男，汉族，硕士研究生，研究方向为结构控制及故障辨识技术。陆建辉(1960一)，男，汉族，教授，硕士生导师，研究方向为海洋结构设计、动力分析。16规则纵浪中船舶参数激励横摇运动研究而导致横稳性高的变化，产生大幅度的横摇运动。的船舶，升沉、纵摇运动明显，升沉和纵摇改变了水目前，学术界和工程界把这种现象称为参数横摇。下船体的形状和船体周围流场的压力分布，也引起纵浪中船舶发生参数激励横摇是导致船舶倾覆的重船舶横摇恢

7、复力臂的变化。因此恢复力矩应是横摇、要模式，本文将经过分析推导及实例计算阐明发生升沉、纵摇、波浪升高及时间的函数：参数激励大幅横摇的条件。(，t)=aGz(4,，，0，叼，t)(4)其中：△是船体的排水量，为波面升高。1随机纵浪中船舶参数激励横摇运动进一步分析可知，在纵浪中航行升沉、纵摇、波方程浪主要是使船体的初稳性高随时间波动。根据Francesctto．A的研究_5J，恢复力臂可用以下形式表示：考虑阻尼力矩和恢复力矩的非线性，以及升沉、GZ=(GM+gm(t))++f'(5)纵摇和波浪共同作用产生的参数激励项建立横摇运式中：为静水中船体的初稳性高

8、：gin(t)表示动方程如下：波浪对初稳性高的影响．是初稳性高的波动项，其中(+)咖+尺(，t)+K(cb，