船舶耐波性基本知识概要.ppt

一、耐波性定义 是指船舶在风浪中遭受外力干扰产生各种摇摆运动以及砰击、上浪、失速等情况下，仍能维持一定航速在水面安全航行的性能 船舶在波浪中的运动是不可避免的，问题在于如何防止船舶在波浪中发生过大的运动，保证船舷安全和维持其使用功能不受损害，这是船舶设计中要考虑的重要课题第一章 耐波性概述,1、固定坐标系O0x0y0z0 2、运动坐标系GXYZ 3、半固定坐标系Oxyz,二、坐标系,船舶任意时刻的运动可以分解为在Oxyz，坐标系内船舶重心G沿三个坐标轴的直线运动及船体绕三个坐标轴的转动在这些运动中又有单向运动和往复运动之分，因此共有12种运动形式，如图1-2所示在造船界中习惯采用的名称见表1-1船舶摇荡运动主要研究由波浪干扰引起的船舶往复运动，其中横摇、纵摇和垂荡对船舶航行影响最大，是研究船舶摇荡运动的主要内容船舶摇荡是指船舶在风浪作用下产生的摇荡运动，它们的共同特点是在平衡位置附近作周期性的振荡运动 产生何种摇荡运动形式取决于船首向与风浪传播方向之间的夹角，称为道遇浪向 所谓首向是船舶首尾线指向船首的方向，即在Gxyz坐标系中X轴的方向当首向与风浪传播方向相一致时，遭遇浪向为零度，如图1-3所示。

三、船舶摇荡,1、船舶摇荡 其中运动显著而影响严重的是横摇、纵摇和垂荡 2、砰击 由于严重的纵摆和垂荡，船体与风浪之间产生猛烈的局部冲击现象称为砰击 砰击多发生在船首部砰击发生时首柱底端或船底露出水面，然后在极短的时间内以较大的速度落入水中而发生猛烈的撞击四、耐波性主要内容,3、上浪 船舷在风浪中剧烈摇荡时风浪涌上甲板的现象称为上浪上浪时船首常常埋入风浪中，海水淹没首部甲板边缘，甲板上水上浪主要是由严重的纵摇和垂荡引起的 4、失速 它包括风浪失速和主动减速 风浪失速是指推进动力装置功率调定后，由于剧烈的摇荡，船舶在风浪中较静水中航行时航速的降低值主动减速是指船舶在风浪中航行，为了减小风浪对船舷的不利影响，主动调低主机功率，使航速比静水中速度下降的数值 5．螺旋桨飞车 船舶在风浪中航行时，部分螺旋桨叶露出水面，转速剧增，并伴有强烈振动的现象称为螺旋桨飞车环境条件与耐波性之间的关系,自1953年丹尼斯等引入线性迭加原理和科文-克劳科夫斯基提出切片理论以来，现代耐波性理论迅速发展船舶性能的优劣，主要看它在实际海洋环境中的性能过去，船舶的设计师们对船舶性能的研究多侧重在船舶在静水中的性能，特别是静水中航行的快速性。

但是，大量事实表明，一艘在静水中航行性能优良的船舶，在波浪上的航行性能并不一定是优良的，船舶耐波性的优劣直接关系到船舶的适居性、航行使用性和安全性五、研究耐波性的必要性,因此，研究船舶在波浪上的航行性能愈来愈引起人们的重视，船舶耐波性的好坏已成为衡量现代化船舶航行性能的重要衡准之一 船舶耐波性本质上是指船舶在给定的环境条件下规定时间内完成任务的能力，它是船舶应具有的一种能力，这种能力通过设计而赋予，通过使用者的正确使用而发挥作用因此，必须充分意识到船舶的耐波性能首先是设计出来的，一艘具有良好耐波性的船舶是设计者的职责及水平的体现船舶耐波性和船舶摇荡显然不是一回事 但是船舶摇荡是耐波性的主要内容，耐波性所涉及的其他内容主要是由船舶摇荡引起的，因此估计船舶摇荡是评定耐波性最基本的条件 根据船舶摇荡可以定量地计算出保抨击、上浪、飞车等性能一般来说，船舶摇荡较缓和，则耐波性也较优良六、耐波性与船舶摇荡,1、对适居性的影响 船舶为了完成一定的任务，必须给乘员提供一个合适的环境，使他们能有效地进行工作乘员的工作能力受两种运动特性的影响，即加速度和横摆幅值 加速度引起人们晕船一般来说，发生晕船的频率随加速度增加而平行增加。

最大的加速度发生在船尾或船首，主要是纵摇和垂荡产生的 横据角影响人的运动能力七、摇荡运动的影响,2、对航行使用性的影响 船员利用船上的全部设备，在预定的海洋条件下完成其规定使命的能力称为航行使用性剧烈的摇荡对航行使用性产生极为不利的影响 由于纵摆和垂荡，使船舶造成失速，主机功率得不到充分利用 严重的抨击使船首部结构损坏，船体颤振 上浪使甲板机械损坏，给船员造成恶劣的工作条件3、对安全性的影响 当激烈的运动损坏了船舶的主要部件，如主机、螺旋桨、舵及导航设备等以后，船可能失去控制而造成严重后果 大角度横摇可能使舱室进水、货物移动，由于这些原因造成的海难事件是经常发生的 横摇降低了船舶的抗风能力，在风和浪的作用下，船舶出现了很大的横摇角,船舶耐波性由许多基本的耐波性因素所决定，通常包括六自由度的运动以及诸如甲板上浪、螺旋桨出水、船首砰击等耐波性事件和晕船率等由于影响船舶耐波性的因素较多，各种耐波性因素的作用程度是不一样的，而且根据某些基本的耐波性因素本身是很难判定一个船舶或一个新的船舶设计是否具有良好的耐波性对船舶耐波性的影响，不是单因素的影响，而是所有因素共同作用的结果八、耐波性的影响因素,海浪主要指表层海水受外力影响而发生的起伏现象。

引起海浪的原因是很多的： 例如，由风引起的风浪，由日月引力引起的潮波，由地震引起的海啸以及船行波等 在海上分布最广、出现频率最多、对航行影响最大的是由风兴起的风浪第二章 海浪与统计分析,§2-1 海浪概述,1、风浪的产生 笼罩在海洋上的空气流动的结果，使海面所受的压力发生变化同时由于水面与空气的相对运动，在他们之间有摩擦力存在，使水表面承受切应力 正是由于大气压力的变化与切应力的存在，使平静的水面发生局部变形重力使变形的水面有向原来平衡位置运动的趋势，惯性力又有使变形继续下去的趋势，从而水面不断地起伏、形成风浪2、风浪要素 1）风速 2）风时 3）风区长度 风速越大，风时越久，风区长度越长，海水从风那里获得的能量越多，风浪要素越大 在一定风速作用下，风在相当大的风区海面上吹了足够长的时间以后，风浪要素达到稳定状态时的风浪，称为充分发展风浪。