[發(fā)明專利]一種船舶垂向運動響應的快速預報方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011116064.X
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112307419B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設計）人: 焦甲龍;黃松興
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F17/13
• 分類號: G06F17/13;G06F17/15
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃媛君

1.一種船舶垂向運動響應的快速預報方法，其特征在于，包括如下步驟：

獲得船舶在規(guī)則波中的垂蕩運動微分方程和縱搖運動微分方程，測量船舶的船型參數(shù)以及航行工況參數(shù)；

根據(jù)垂蕩運動微分方程和縱搖運動微分方程，以及船型參數(shù)和工況參數(shù)，獲得船舶重心處垂蕩運動的頻率響應函數(shù)、船舶縱搖運動的頻率響應函數(shù)，船舶任意橫剖面處的垂蕩運動的頻率響應函數(shù)以及船舶任意橫剖面處的垂向加速度的頻率響應函數(shù)，實現(xiàn)船舶垂向運動的快速預報；

船舶垂蕩運動微分方程和縱搖運動微分方程可分別表述為如下公式：

其中a為規(guī)則波波幅、k為波數(shù)、ω為波浪圓頻率、t為時間變量、A為阻尼系數(shù)、B＝B₀C_b，B₀為船舶型寬、C_b為船舶方形系數(shù)、T為船舶吃水、w為船舶重心位置處垂蕩、θ為船舶縱搖、F為波浪激勵力、G為波浪激勵力矩，波浪遭遇頻率ω_e的表達式為：

ω_e＝ω-kVcosβ＝αω (3)

其中V為船舶航速、β為浪向角，系數(shù)α可表達為：

其中L為船長，傅汝德數(shù)Fn的計算公式為：

其中g為重力加速度。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種船舶垂向運動響應的快速預報方法，其特征在于，阻尼系數(shù)A的表達式為：

3.根據(jù)權利要求1所述的一種船舶垂向運動響應的快速預報方法，其特征在于，波浪激勵力F以及波浪激勵力矩G的表達式為：

其中有效波數(shù)k_e和系數(shù)f可表達為：

k_e＝|kcosβ| (9)

其中史密斯修正因子κ為：

κ＝exp(-k_eT) (11)。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種船舶垂向運動響應的快速預報方法，其特征在于，通過求解式(1)和(2)并結合式(3)～(11)可以得到船舶垂蕩和縱搖運動的頻率響應函數(shù)：

其中Φ_w(ω)為船舶重心處垂蕩運動的頻率響應函數(shù)，Φ_θ(ω)為船舶縱搖運動的頻率響應函數(shù)。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種船舶垂向運動響應的快速預報方法，其特征在于，在距離重心位置為x處任意船體橫剖面的垂向運動位移u和垂向運動加速度v分別為：

u＝w-xθ (14)

則任意船體橫剖面的垂向運動位移u和垂向運動加速度v的頻率響應函數(shù)分別為：

其中Φ_u(ω)為船舶任意橫剖面處的垂蕩運動的頻率響應函數(shù)，Φ_v(ω)為船舶任意橫剖面處的垂向加速度的頻率響應函數(shù)。