[發明專利]一種基于代理模型的破損船體波浪載荷快速預報方法

有效

• 申請號: 201810416639.6
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108711203B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李良偉;杜儉業;李煒;劉平;張攀;程遠勝;李夢豪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍92942部隊;華中科技大學
• 主分類號: G07C5/08
• 分類號: G07C5/08;B63B43/00;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發明提供了一種基于代理模型的破損船體波浪載荷快速預報方法，其特征在于，包括以下步驟：1)確定以破艙位置、對應的重量增加量系數、航速和海況四個因素為設計變量；2)由設計變量生成樣本空間；3)計算樣本空間內各樣本點的載荷響應，輸出船舶各站位處的彎矩與剪力值；4)構造破損船體波浪載荷預報代理模型；5)重復步驟2)?4)，直至破損船體波浪載荷預報代理模型滿足精度要求；6)給定任意一種破損狀態對應的設計變量輸入，運用破損船體波浪載荷預報代理模型，計算得到破損船體的波浪載荷。本發明的方法能夠解決破損船體波浪載荷求解耗時長的問題，在保證有效精度前提下，快速獲得破損船體波浪載荷。

技術領域

本發明屬于船舶安全性預報與評估技術領域，特別涉及一種基于代理模型的破損船體波浪載荷快速預報方法。

背景技術

船舶在波浪中航行所承受的外載荷，可分為靜水狀態產生的靜水載荷和波浪產生的附加波浪載荷(簡稱波浪載荷)。船體外載荷與船體浮態密切相關。當船舶在航行中遭遇偶然狀況(如擱淺、碰撞、爆炸等)，水線以下結構可能會出現破損的情況。一方面，船體浮態會因此而發生改變，從而會改變船體外載荷；另一方面，船體極限承載能力會隨結構破損而降低。為滿足船舶安全航行的要求，當船體結構出現破口時，只有外載荷低于主船體結構所能承受的極限載荷并滿足安全儲備要求時，方可安全航行。

當船體結構出現破口時，急需快速獲得破損船體所受外載荷情況，以便盡快決策船舶安全處置方案。在外載荷的組成部分中，靜水載荷是一個相對確定的靜態量，主要取決于船體浸入水中部分的形狀，當船體破損狀態確定后，可由重力與浮力平衡條件快速獲得靜水載荷。對于波浪載荷，現有技術中通常采用專業軟件建模求解，計算過程耗時較長(通常耗時幾個小時甚至數天以上)，無法快速獲得破損船體的波浪載荷。同時由于船體結構破損的范圍具有不確定性，預先計算所有可能破損狀態下的波浪載荷顯然不現實。因此，根據船舶遭遇的不同海況及破損狀態，快速獲得破損船體的波浪載荷是開展破損船體結構性能綜合評估和確定安全航行策略的關鍵，而如何快速獲得破損船體的波浪載荷，是本發明要解決的問題。

發明內容

本發明的發明目的在于解決面向真實破損船體航行環境的波浪載荷求解耗時長的問題，提供一種在保證有效精度前提下，快速獲得破損船體波浪載荷的基于代理模型的破損船體波浪載荷預報方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的具體技術方案是一種基于代理模型的破損船體波浪載荷快速預報方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)確定以破艙位置、對應的重量增加量系數、航速和海況四個因素為設計變量；

2)由設計變量生成樣本空間；

3)計算樣本空間內各樣本點的載荷響應，輸出船舶各站位處的彎矩與剪力值；

4)構造破損船體波浪載荷預報代理模型；

5)重復步驟2)-4)，直至破損船體波浪載荷預報代理模型滿足精度要求。

6)給定任意一種破損狀態對應的設計變量輸入，通過破損船體波浪載荷預報代理模型，計算得到破損船體的波浪載荷。

更進一步地，所述的步驟1)中的破艙位置取值為1-20的整數，與船體站位號相對應，所述的相應的重量增加量系數由重量增加量歸一化處理得到，設破艙位置處的最大重量增加量為M_最大，計算時該破艙位置處破口導致進水重量為M_增加，則該破艙位置處的重量增加量系數為M_增加/M_最大，所述的海況因素選取有義波高這一參數。

更進一步地，所述的步驟2)的生成樣本空間的方法有正交設計方法或拉丁超立方。

更進一步地，所述的步驟3)中計算樣本空間內各樣本點的載荷響應的方法可采用挪威船級社SESAM軟件系統中的WASIM模塊計算。