面向安穩(wěn)期預(yù)報(bào)的船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)域預(yù)報(bào)方法研究.pdf

1、船舶在海上作業(yè)，由于風(fēng)浪流的作用，產(chǎn)生六自由度的搖蕩運(yùn)動(dòng)，對(duì)海上作業(yè)的作業(yè)效率和作業(yè)安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。但即便是在非常惡劣的海況下，仍會(huì)存在船舶運(yùn)動(dòng)幅值滿足作業(yè)要求、持續(xù)時(shí)間足夠作業(yè)完成的時(shí)間段，該時(shí)間段為船舶運(yùn)動(dòng)安穩(wěn)期，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)并充分利用船舶運(yùn)動(dòng)安穩(wěn)期，可以提高諸如艦載直升機(jī)著艦、潛器布放回收等海上作業(yè)的作業(yè)效率、保證作業(yè)安全。本文主要圍繞船舶運(yùn)動(dòng)安穩(wěn)期預(yù)報(bào)方法，完成以下方面的工作：
　　1.總結(jié)現(xiàn)有船舶運(yùn)動(dòng)安穩(wěn)期預(yù)報(bào)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)

2、展現(xiàn)狀，總結(jié)安穩(wěn)期預(yù)報(bào)系統(tǒng)的主要技術(shù)流程，其關(guān)鍵技術(shù)包括雷達(dá)測(cè)波及波浪場(chǎng)重構(gòu)技術(shù)、波浪傳播預(yù)報(bào)技術(shù)和船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)技術(shù)。并通過(guò)高海況艦載直升機(jī)著艦作業(yè)模擬計(jì)算，對(duì)安穩(wěn)期的存在性進(jìn)行分析，結(jié)果表明即便是惡劣海況，安穩(wěn)期也廣泛存在于船舶作業(yè)過(guò)程中。
　　2.研究?jī)煞N可用于船舶運(yùn)動(dòng)安穩(wěn)期預(yù)報(bào)系統(tǒng)的船舶運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)方法，系統(tǒng)對(duì)其有計(jì)算速度快、精度高的要求，一是基于幅頻響應(yīng)算子的譜分析方法（RAO方法），二是基于脈沖響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域方法（IRF方法

3、）。RAO方法的關(guān)鍵是準(zhǔn)確求解船舶運(yùn)動(dòng)RAO，本文通過(guò)自編STF法計(jì)算程序求解，二維水動(dòng)力系數(shù)采用擴(kuò)展邊界積分方程的方法，該方法在國(guó)外典型船舶運(yùn)動(dòng)安穩(wěn)期預(yù)報(bào)系統(tǒng)中已有應(yīng)用。IRF方法的關(guān)鍵是各脈沖響應(yīng)函數(shù)的求取，本文采用兩種方法，頻-時(shí)轉(zhuǎn)換間接方法和直接時(shí)域方法，該方法為船舶運(yùn)動(dòng)安穩(wěn)期預(yù)報(bào)系統(tǒng)中的首次使用。間接方法就是通過(guò)傅里葉變換由頻域解求得相應(yīng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)，頻域解通過(guò)STF法求得；直接時(shí)域方法通過(guò)船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)域切片計(jì)算程序求解各脈沖

4、響應(yīng)函數(shù)滿足的定解條件。
　　3.時(shí)域切片方法是利用船體細(xì)長(zhǎng)的特點(diǎn)，通過(guò)細(xì)長(zhǎng)體假設(shè)、高頻低速假設(shè)和不計(jì)定常勢(shì)三個(gè)假設(shè)，將船體所滿足的三維時(shí)域定解條件轉(zhuǎn)換為橫剖面滿足的二維時(shí)域定解條件，進(jìn)而可求得全船的受力及運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，該方法計(jì)算效率較三維時(shí)域方法顯著提高。通過(guò)二維推板造波、二維浮體強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)等算例驗(yàn)證二維邊界元計(jì)算程序的計(jì)算穩(wěn)定性；通過(guò)計(jì)算WigleyI船、S175集裝箱船、8000TEU集裝箱船、57000DWT散貨船和KVLCC等