运输船舶在波浪中失速的近似估算

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1、运输船舶在波浪中失速的近似估算何惠明，董国祥，蒋永旭（上海船舶运输科学研究所运输事业部200135）摘要：如何准确、快速、简便地估算船舶在波浪中的失速，已成为船舶波耐性能研究人员、船舶设计研究人员、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。本文给出了近似估算运输船舶在波浪中失速的两个方法。对处于初步设计阶段且尚未做过静水快速性能模型试验的运输船舶，可直接应用第二个方法。该方法提出的近似估算公式应用方便，也不用编程便可直接手算，且与模型试验结果相当吻合。关键词：波浪失速；近似估算；公式ApproximateEstimationforShipSpeedLossinWaves

2、HEHui-mingDONGGuo-xian(ShanghaiShip&ShippingResearchInstitute)Abstract:Thefastcorrectandconvenientestimationforshipspeedlossinwaveshasbeenconcernedcommonlybyresearchersinshipresearch,design,buildingandnavigationfields.Twomethodsofapproximateestimationforshipspeedlossinwavesaregiven.Oneisthees

3、timationforshipspeedlossinwavesbyestimatingshipresistanceincrementinwaves,theotherisanapproximateformulaofestimationforspeedlossoftheshipwithoutcarryingoutpoweringperformancetestsincalmwater.Thisformulacanbeconvenientlyapplied,thecalculationwiththisformulacanbecarriedoutmanuallywithoutcompili

4、ngprogramanditsresultsagreewithmodeltestdatawell.一引言随着船舶理论和造船技术的发展，业主对运输船舶航运经济性的要求越来越高。人们在重视船舶静水中的快速性能的同时，也开始日益普遍重视船舶在波浪中的快速性能。因此，如何准确、快速、简便地估算船舶在波浪中的失速，已成为船舶耐波性能研究人员、船舶设计研究人员、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。运输船舶在波浪中失速的近似估算，可以有两个办法。对已做过静水快速性能模型试验（亦即已知功率～航速关系）的船舶，可以通过估算船舶在波浪中的阻力增加（亦即有效功率增加）来估算船舶在波浪中

5、的失速；对未做过静水快速性能模型试验的船舶，可以直接用本文提出的运输船舶在波浪中失速的近似估算公式计算来求得。通常，前者办法的估算精度要高些。但是，后者办法提出的近似估算公式应用方便，也不用编程便可直接手算，且与模型试验结果相当吻合。该公式对尚处于设计阶段且未做过静水快速性能模型试验的船舶较为实用。二通过估算船舶在波浪中的阻力增加来估算波浪中失速的方法1船舶在波浪中的阻力增加的近似估算[1]作者在文献[1]中提出了一个能准确、快速、简便地估算船舶在波浪中的阻力增加的近似计算公式。该公式是作者根据九艘运输船舶规则波模型试验结果，以Jinkine-Ferdinande根据四艘快速货船

6、（方形系数0.55～0.65）的规则波模型试验结果经过回归分析提出的近似计算公式[2]的形式为基础，增加了浪级修正函数f（H1/3）和方形系数Cb修正函数f（Cb），并把原用图谱表达的随无因次系数α（ωps/ωpr）变化的函数I（α），调整为便于编程计算的公式化函数f（α），经过回归分析得到的。该公式又经以后的模型试验结果验证，表明有令人满意的精度。该公式表达如下：式中：ρ——水的质量密度,kgs2m-4；g——重力加速度,ms-2；B——船宽,m；L——两柱间长,m；——表示浪级的因子，由下式计算：其中:——浪级修正函数——波浪有义波高,m；——波浪特征周期,S。——表示船舶要

7、素的因子，取决于船型、方形系数、重量分布和傅氏数。对于给定的船可按下式计算：其中：Kyy——船舶纵向惯性半径Fn——傅氏数——方形系数Cb修正函数，由下式计算得到：当当当是随无因次系数α（ωps/ωpr）变化的函数。α表示波谱峰处的频率ωps与规则波中阻力增加最大时（即`kw（ω）max）的频率ωpr之比。因此由下式计算得到：当当当2船舶在波浪中失速的估算方法由上节计算得到船舶在波浪中的阻力增加，乘以相应的航速，即得到船舶在波浪中的有效功率增加。加上对应航速的静水有效功率值，即得