船舶在随机纵浪中参数激励横摇稳定性研究.pdf

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1、第15卷第1—2期2011年2月船舶力学JoumalofShipMechanicsV01．15No．1—2Fbb．20ll文章编号：1007—7294(2011)0l—00ll—06船舶在随机纵浪中参数激励横摇稳定性研究胡开业1，2，丁勇1，一，王宏伟1，李积德1(1哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨150001；2哈尔滨工程大学多体船国防重点学科实验室。哈尔滨150001)摘要：船舶在纵浪中参数激励横摇运动的稳定性对船舶的航行安全性有着重要影响。文章研究了船舶在随机纵浪中的主共振响应及系统的稳定性问题。将随机参数激励项考虑为一窄带随机过程，建立

2、了简化的船舶在随机纵浪中参数激励横摇线性模型，用多尺度法分离了系统的快速项，求出了系统的最大Ly印unov指数和稳态概率密度，由最大Lyapunov指数得到了系统零解稳定的条件。研究表明，船舶的阻尼、随机波浪的中心频率及带宽和随机参数激励幅值等对船舶在随机纵浪中参数激励横摇稳定性有影响。关键词：随机纵浪；参数激励；横摇；稳定性中图分类号：U661．32文献标识码：AStabilityanalysisoftheparametricaUyexcitedshiproUing●1J●■●』1●●lnSt0CnaSnC10n2ltUdlnalWaVeSHU

3、Kaoyel一，D

4、NGYongu，WANGHong．-u)e}，LI嚣一d一(1Co儿egeofShipbuildingEn百nee—ng'HarbinEn舀neeringUniversity，Harbin150001，ChiIIa；2MultihullShipTechnology，KeyL丑boratoryofFundamentalScienceforNationalDefence，H抽inEn舀nee—ngUnjve糟j哆，HaIbin150001，China)A搬ract：nes协bilityofship’sparametricalrol

5、linginlon百tudinalwaVesi8Veryimpomntforship’ssafety．Inthisp印er，theprincipalresonanceofship’sparametricalrollinginstoch鹊ticlon舀tudinalwavesis8tudied．Consideringthe8tochasticparametricallyexcitedte珊asboundednoise，theship’ssimplifiedlinearm11ingequationinstochasticlon百tudinalwaVe

6、swassetup，themethodofmultiplescale8wasusedtodete咖inetheequationsofmodulationofamplitudeandphase．Thefo咖ulaofsystem’smaximumLya-punovexponentswa8obtained．Thestudyindicatesthattheship’8damping，themainf托quenciesofthestochasticwaveandthebandwidthofthewavesinnuencetheship’ssafetyre

7、gioninlon百tudinalwaves．Keywords：stochasticlon百tudinalwaves；pammetricalexcitation；rolling；stability1引言船舶在纵浪中航行时，由于船体交替处于波峰和波谷，船体浸水部分的形状和体积随时间变化，使得船舶的初稳性高也随时间而改变，这种由于初稳性高周期性改变而激发的参数激励横摇运动是导致纵浪中船舶横摇运动失稳及倾覆的重要原因。收稿日期：2009—12—31修改日期：2010—08—23基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(HEUCFloolll)；多体

8、船国防重点学科实验室开放基金资助(002010260737)作者简介：胡开业(198睢)，男，哈尔滨工程大学讲师；丁勇(1959一)，男，哈尔滨工程大学教授。12船舶力学第15卷第1—2期纵浪上船舶参数激励横摇运动的稳定性对船舶的航行安全性有着重要影响，因此大量学者对这一问题开展了研究，1955年，Ke州n【ll在忽略阻尼的情况下，将船舶的参数激励横摇运动方程写成如下的Mathieu方程：参“(1礼sin(亿))妒=0(1)式中系数∞：sin(亿)为时间的函数，称为参数激励项，由于MatIIieu方程能够较好地解释船舶纵向运动和横向运动之间的耦合

9、作用关系，因此随后大量学者们对船舶在纵浪中稳定性的研究刚也都是基于这一方程，并通过增加阻尼、恢复力矩非线性项等对该方程进行不断的改进和完