一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法

本发明属于船舶甲板上浪载荷预报，具体涉及一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法。

背景技术：

1、舰船在其整个服役寿命期间都处于海浪的作用之中，海浪不仅能诱导船舶的六自由度摇荡运动，还会诱导船体发生剧烈的砰击和甲板上浪现象。甲板上浪是指船舶在波浪中运动时，波浪超过干舷涌上甲板时出现的现象。甲板上浪会对船体甲板结构及其所搭载的设备造成结构破坏与失效等威胁。因此，准确预报船舶的甲板上浪载荷是十分必要的。

2、由于甲板上浪现象十分复杂，建立完全符合实际情况的理论模型并求解是十分困难的，目前的研究大多是基于简化理论模型或试验研究方法。溃坝理论和洪水波理论是目前国内外预报甲板上浪载荷分布的两种主要方法，分别适用于无航速和有航速船舶浮体的甲板上浪预报。现有的甲板上浪的计算方法仅适用于船舶在规则波中迎浪航行的二维平面运动问题。事实上，实际海浪是三维波，船舶以不同运动姿态(尤其是大幅横摇、纵摇、升沉的耦合运动)的不对称运动引起的甲板上浪载荷的研究相对较少，目前尚未有较好的解决方法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，包括以下步骤：

4、s1、对甲板上浪计算区域进行网格划分，获取船体处于静平衡位置时甲板上浪计算区域的各网格信息；

5、s2、获取船体运动数据，计算船体运动引起的各个甲板网格的瞬时信息；

6、s3、计算波浪流场作用下各个甲板网格单元中心处对应的瞬时波面高程及变化率；

7、s4、计算甲板上浪的瞬时载荷；

8、s5、甲板上浪载荷的时域步进求解。

9、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

10、1、本发明方法可基于船体与波浪的相对运动信息，直接快速高效地计算出船体甲板表面指定位置处的考虑动态效应的甲板上浪压力载荷的时历曲线，解决了现有的理论计算方法中甲板上浪载荷预报的繁杂性等缺陷。

11、2、本发明方法适用于任意运动姿态的船舶甲板上浪的计算模拟，解决了溃坝理论和洪水波理论等常规方法仅适用于船舶在长峰波浪中迎浪航行的二维平面运动时的甲板上浪模拟的问题。

12、3、本发明方法能够模拟甲板上任意位置处的空间位移、速度、加速度，以及与波浪的相对运动位移、速度，甲板上浪的压力、对全船作用的总载荷等全面数据信息，对计及甲板上浪载荷的船体运动方程的求解提供输入信息。

技术特征：

1.一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s1中，划分的网格类型为三角形或四边形；

3.根据权利要求1所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s2具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s3具体包括：

5.根据权利要求1所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s4具体包括：

6.根据权利要求5所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s41具体为：

7.根据权利要求6所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s42具体为：

8.根据权利要求7所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s43具体为：

9.根据权利要求8所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s5具体为：

10.根据权利要求9所述的一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，其特征在于，步骤s5还包括求解船体运动方程，得到船体运动时历数据[ζj(t)]6×1，具体为：

技术总结
本发明公开了一种六自由度运动船舶的甲板上浪计算方法，包括以下步骤：S1、对甲板上浪计算区域进行网格划分，获取船体处于静平衡位置时甲板上浪计算区域的各网格信息；S2、获取船体运动数据，计算船体运动引起的各个甲板网格的瞬时信息；S3、计算波浪流场作用下各个甲板网格单元中心处对应的瞬时波面高程及变化率；S4、计算甲板上浪的瞬时载荷；S5、甲板上浪载荷的时域步进求解。本发明方法可基于船体与波浪的相对运动信息，直接快速高效地计算出船体甲板表面指定位置处的考虑动态效应的甲板上浪压力载荷，为精准预报实船发生六自由度运动引起的甲板上浪载荷预报提供技术途径和支撑。

技术研发人员：焦甲龙,卜淑霞,张培杰,杨晨,辜坚,童晓旺
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6