船舶在波浪中航行时稳性研究及危险性分析

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许多情况下,我们所说的船舶稳性是指船舶在静水中的稳性,波浪的影响只是为提高船舶在静水中的稳性而间接考虑的。然而,一艘在静水中航行性能优良的船舶,在波浪上航行时其性能并不一定是优良的。而稳性不好的船舶,往往意味着财产的损失和人员的伤亡。波浪对于船舶性能的影响是多方面的,其中最主要的是对安全性的影响。由于船舶实际上经常航行在波涛汹涌的海面上,因此,船舶在波浪上航行的性能愈来愈引起人们的重视。在2000年第七届“国际稳性会议”上,许多船长提出:“目前,80%-90%的船舶稳性事故是由人为因素造成的,而导致人为事故的主要原因在于,船舶驾驶人员对船舶在波浪中的稳性变化缺乏全面的认识。”许多翻船事故的记录表明:在随浪或尾斜浪中,船舶受到不大的风浪极易发生倾覆,大量的事故使人们开始关注船舶在波浪中的稳性。研究船舶在波浪中的稳性,可以为船舶安全航行提供依据,提高船舶在航行时的安全性,可大大减少财产损失和人员的伤亡,研究其中的规律,也可以为设计者提供参考。本文旨在研究船舶在规则波中稳性变化规律以及结合实际工程项目《渔政船安全(稳性)评估项目》分析大连市某渔政船在波浪中险些倾覆的原因,并提供船舶在波浪中航行时的决策,主要研究内容和结论如下:研究了一种比较精确的计算规则波中船舶复原力变化的方法:基于切片理论,利用三个坐标系之间的转化关系,建立任意规则波中重力与浮力平衡及纵倾力矩为零的瞬时静平衡方程,同时提出任意规则波中船体各横剖面左右舷与波面一组或多组交点的求法及各浸水剖面面积的通用计算法,求得船舶在波浪中某时刻的瞬时姿态参数(船舶重心在垂直方向的变化量和纵倾角),从而可以求得船-波交点坐标,进一步可以得到船舶各断面浸水横剖面面积及其面积心,沿船长积分可得船舶的排水体积以及浮心位置,并基于Froude-Krylov假说得到船舶在波浪中的复原力臂,最终得出船舶在波浪中的稳性变化规律。结合大连市渔政船安全(稳性)评估项目,模拟渔政船当时海况用本文程序进行了波浪稳性计算,找到了该渔政船在波浪中航行时由于纯稳性丧失而险些倾覆的原因,并最后对船舶在波浪中航行时的倾覆危险进行分析,提供船舶在波浪中航行时的操船决策。
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