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船舶在不规则横浪中非线性横摇运动的估算

(一)前言 船舶的横摇运动在大角度时往往具有明显的非线性〔’“,因而船舶在不规则波浪中横摇角的估算问题不能简单地用通常的线性、随机理论(“’进行处理。例如对于在长峰不规则横浪中非偶合的横摇运动,通常认为可用下列非线性随机微分方程来描述: 石+a6+b:1 61吞+。10+c303(才)=x(才)(1)其中:e为横摇角,。与b,为阻尼系数,认与c:为复原力矩系数,二(t)为不规则的波浪扰动力矩。 对于这种运动模型的处理,通过与以往的线性、随机处理法〔2,相比较,至少存在下列两个问题: (1)若方程(1)的系数是已知常数、‘(t)的特性亦已知时,为了用解析方法确定其运动量,则应如何解算这种非线性方程? (2)在线性理论假定下,可以利用船模在水池规则波中试验结果以预报实船的运动,在非线性情况下,这种方法是否仍然有效? 对第一个问题,作为非线性随机振动问题的一种,自六十年代以来,不少作者提出了各种(近似)解法。例如有从通常非线性振动理论...  (本文共24页) 阅读全文>>

《哈尔滨工程大学学报》2011年06期
哈尔滨工程大学学报

船舶在随机横浪中的全局稳定性

倾覆是造成船舶严重事故的重要原因之一,历来受到造船界的极大关注.作为研究船舶倾覆的一种观点,从非线性动力系统稳定性的角度来研究船舶在波浪中的倾覆机理,已经引起了船舶科学工作者的广泛重视[1-4].根据非线性动力学理论,除了局部分岔外,全局分岔也是导致系统稳定性丧失的途径之一[5].迄今为止,Melnikov方法是研究确定性动力系统全局稳定性的一种相当行之有效的方法,它通过构造系统的Melnikov函数,求解该函数的一阶零点来确定系统失稳时系统参数的阈值.Melnikov方法简单易行,而且还有可能解析求解,因此得到了广泛的应用.目前采用Melnikov方法对船舶在波浪中的全局分岔及稳定性的研究,多集中在研究外激励是规则波作用下的情况,如McCue等[3]、袁远等[4]、王迎光等[6]的研究工作,他们利用Melnikov方法对船舶在规则横浪作用下的全局稳定性进行了细致地研究,求解出了规则波中导致船舶出现混沌运动的外激励阈值.船舶在随...  (本文共5页) 阅读全文>>

《舰船科学技术》2015年07期
舰船科学技术

船舶在横浪中的横摇运动及其稳定性研究

0引言随着海上经济贸易的繁荣,海上运输业不断发展,船舶安全问题越来越受到人们的关注,而在船舶安全中,船舶的稳定性一直是研究的重点。船舶稳定性是指在外力干扰影响下不会发生倾覆,并且在干扰消失后能够恢复到正常状态的能力。通过研究船舶在风、浪等环境下运动的稳定性及其倾覆机理,对于保障船舶安全航行具有非常重要的理论意义和现实价值。在本文中,以规则横波下的船舶稳定性为研究对象,分别研究了船舶横摇运动[1]的非线性运动方程,非线性运动响应,混沌状态识别及运动稳定性分析。1非线性方程的建立船舶横摇运动属于一种非常复杂的、非线性的动力学行为,因此本文通过建立非线性方程的方法来研究船舶在规则横波中的运动行为[2]。非线性方程的建立方法在线性方程基础上,再考虑非线性的影响因素。船舶横摇运动的参考坐标系如图1所示。其中,坐标系XGZ为联船坐标,表示船舶本身;G为船舶的重心;XbOZb为随船坐标。船舶的每一微段重力距可表示为:XbXZZbOGφ图1坐标...  (本文共4页) 阅读全文>>

《中国造船》1996年03期
中国造船

船舶横浪倾覆试验及其数值模拟

(一)前言在船舶稳性的研究中,由于波浪引起的船舶倾覆问题,越来越受到人们的重视。但是,到目前为止,对这一问题的研究还很不够,一些基本的机理也没有完全弄清,自然也很难进行预报。船舶在风浪中的倾覆是一个很复杂的问题,7O年代Paulling等’‘’通过在!日金山湾天然风浪中进行的大比尺船模试验,以及相应的时域模拟分析,发现尾随浪情况下的一些船舶倾覆机理,也就是参数共振和纯稳性丧失。这些随浪情况下发生的倾覆,从其机理上讲,还是属于接近线性问题的范畴。但是,对于横浪情况下由于大幅度横摇引起的倾覆,则属于强非线性问题,至今尚无较好的估算办法。近IO年来,由于非线性振动理论中有关浑饨理论的发展,开始有人应用浑饨理论来分析这一问题[”‘],取得了一些进展,但还有不少问题有待解决,在横浪情况下发生倾覆的基本条件,也不十分清楚。因此,有必要进一步考察横浪倾覆的机理及其实际发生的情况和相应的条件。为此,作者在国防科研基金项目的资助下,应用模型试验和...  (本文共10页) 阅读全文>>

《天津大学学报》2006年02期
天津大学学报

随机横浪中船舶倾覆概率的时域分析方法

尽管设计过程中船舶满足了国际和国内规定的稳 性标准,但船在汹涛中由于失稳而倾覆的现象时有发 生.满足现有稳性规范的船舶倾覆事件之所以发生是 因为目前的稳性标准是根据流体静力学理论来评判船 舶在风浪中是否发生倾覆,这种方法忽略r船舶运动 的时域特性、频域特性以及海浪的随机性.}」前,国内 外不少学者基于动力学的理论和方法,研究船舶在海 浪中的倾覆问题,希望能够解释随机海浪中船舶倾覆 机理,以及考虑船舶运动的瞬时状态完整评判船舶抵 抗风浪而不倾覆的能力一’刊〕.人们已经研究了船舶在 规则海浪中的运动特性,并发现了船舶运动的幅值跳 跃、超谐和亚谐响应、运动对称性破损、倍周期分岔及 166 天津大学学报 第39卷第2期 出现混沌运动’刊〕,但对随机海浪中船舶运动的非线 性动力学特性还缺乏足够的研究.早期的研究工作采 用等效线性化方法,将横摇的强非线性简化为等效线 性,而这一简化过程,无法考虑横摇过程的本质非线 性.Francescutt...  (本文共5页) 阅读全文>>

《振动与冲击》2003年01期
振动与冲击

船舶在规则横浪中的全局稳定性

0 引  言作为研究船舶倾覆的一种观点 ,从非线性动力系统稳定性的角度来研究船舶在波浪中的倾覆机理 ,已经引起了船舶科学工作者的广泛重视[4 - 6 ] 。根据非线性动力学理论 ,除了局部分岔外 ,全局分岔也是导致系统稳定性丧失的途径之一。基于这种理论 ,本文将采用Melnikov方法来分析船舶在规则横浪中的倾覆现象 ,探索船舶倾覆的机理。Melnikov方法特别适合于研究物理和力学现象中的单自由度系统 ,它们的一般形式为 : X =F(X) +εG(X ,t) ,X =uv ∈R2 (1)其中F(X) =f1(X)f2 (X) ,G(X ,t) =g1(X ,t)g2 (X ,t) ,G(X ,t)是t的周期函数 ,周期为T ,ε是小参数。对 (1)式作如下假设 :1)当ε=0时系统 (1)为Hamilton系统 ,其Hamil ton量H满足f1=H/v ,f2 =-H/u2 )当ε =0时系统 (1)存在一个双曲鞍...  (本文共4页) 阅读全文>>