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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>>

《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>>

《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>>

《大连海事大学学报》2011年01期
大连海事大学学报

船舶参数激励横摇运动研究综述

0引言船舶作为一种重要的交通工具在世界范围内发挥着非常重要的作用.尽管设计过程中船舶满足了国际和国内规定的稳性标准,但船在汹涌波浪中由于失稳而倾覆的现象时有发生.究其原因是现有稳性标准只考虑了船舶静态稳性而未涉及动稳性,而对于船舶在波浪中的稳性损失、运动瞬时状态及船舶与波浪遭遇状况,现有规范没有考虑.因此研究船舶在波浪中的复杂运动特性具有重要工程意义.船舶横摇运动属于非线性随机动力学问题,国外学者采用非线性动力学理论和船舶耐波性理论对船舶运动特性及其倾覆原因进行了研究,并取得了丰富的研究成果[1-2].迄今为止,人们已经研究了横风横浪模型、纵浪中的参数激励模型及斜浪中的两个自由度模型.在取得的研究成果中,发现了船舶非线性运动的幅值跳跃、超谐和亚谐响应、运动对称性破损、倍周期分岔及混沌运动现象.本文分析船舶倾覆的主要原因,介绍国内外学者在船舶非线性运动及船舶倾覆运动研究中取得的主要成果.1船舶倾覆原因船舶在波浪中倾覆的原因包括:稳...  (本文共4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>>

《哈尔滨工程大学学报》2013年09期
哈尔滨工程大学学报

船舶非线性横摇运动的分岔控制

船舶在海上航行,不可避免地要受到海上风、浪、流等环境干扰力的影响,因此船舶在海上航行时经常处于摇摆状态[1].为了保障船上人员及货物的安全,船舶必须有良好的稳性,但是,船舶在波浪中航行时,常常由于不稳定的横摇运动导致船舶突然出现大幅横摇运动甚至会导致船舶的倾覆,这种不稳定的横摇运动不仅会造成大量的财产损失,也严重威胁船舶及船上人员的安全[2-3].动力系统的分岔指的是系统的动力特性随着某些参数的变化而发生质的改变[4],特别是系统的平衡状态发生稳定性改变或出现方程解的轨道分支.分岔是一类常见的非线性现象,船舶非线性横摇运动系统的稳态响应在某些频率范围内会产生鞍结分岔,导致出现跳跃和滞后现象,一旦船舶运动出现分岔,说明船舶运动已经失稳,此时的船舶极易发生倾覆.国内外许多学者针对船舶横摇运动的非线性,利用分岔、混沌等非线性动力学理论研究船舶横摇运动,取得了很大进展.Falzarano等[5]利用Melnikov方法研究了船舶横摇运动...  (本文共5页) 阅读全文>>