[發明專利]一種應用概率的集裝箱船垂向靜水彎矩統計特性計算方法

在審

• 申請號: 202111245139.9
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN114201812A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 徐瑩;吳嘉蒙;韓濤;朱俊俠;徐博;蔡詩劍;湯雅敏
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業集團公司第七0八研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F111/08
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明涉及一種應用概率的集裝箱船垂向靜水彎矩統計特性計算方法，其特征在于，包括以下步驟：按集裝箱船布置圖在船舶CAD軟件中定義箱位，將艙內集裝箱與艙蓋上集裝箱按縱向BAY位各自成組；設置每個BAY位的重量變化范圍；在重量變化范圍內任取若干隨機數，隨機分配給不同的BAY位，在船舶CAD軟件中進行裝載計算；統計裝載計算結果，可得到該集裝箱船靜水彎矩統計特性數據。本發明針對集裝箱船實際裝載的非均箱裝載特點，設計了一套更接近于實際配載的計算機模擬方法，用于研究集裝箱船日常裝載引起的垂向靜水彎矩的變化規律。依據發明提供的技術方案統計得到的集裝箱船垂向靜水彎矩統計特性，更加接近真實情況。

技術領域

本發明涉及一種集裝箱船垂向靜水彎曲統計特性的確定方法，屬于船舶結構安全性評估技術領域。

背景技術

IACS-UR S11A中，針對150米及以上的集裝箱船，規定了不考慮砰擊顫振效應的垂向彎曲極限強度要求，采用基于分項安全系數的可靠性衡準。其制定的理論背景是結構可靠性方法。但其中，對于集裝箱船垂向靜水彎矩的統計特性，目前缺少統一的計算方法。

設計階段的靜水彎矩計算由裝載計算確定，營運階段的靜水彎矩計算由裝載計算機計算確定。兩者的計算原理相同。雖然靜水彎矩的計算并不復雜，但由于實際裝載貨品(集裝箱)的復雜性，實際裝載量及其分布都可能變化，存在一定的不確定度。

通常，用于確定靜水彎矩統計特征的計算方法有三類：數學規劃法、計算機模擬法和統計資料法。其中，數學規劃法和計算機模擬法結果的合理性與否取決于方法基于的理論假定。對于油船和散貨船等裝載均質貨品而言，設計階段和營運階段的計算結果完全一致，可采用計算機模擬法。但對于集裝箱船等裝載散件貨品而言，設計階段只能按典型裝載計算來確定限制未來安全裝載的限定值，而實際營運階段則通常在該設計限定值內進行實際的裝載設計。

通常，采用概率的方法，將靜水彎矩看成是一個隨機變量，通過如下描述的計算機模擬方法來確定靜水彎矩的統計特征。如以目標集裝箱船船舯0.4L范圍內的中拱靜水彎矩設計值為基準，假定目標船各種裝載等概率發生，則可根據裝載手冊中船舯0.4L范圍內各中拱狀態下的靜水彎矩值進行統計，計算得到目標船船舯0.4L范圍內靜水彎矩均值和標準差與設計許用值的比率。將靜水彎矩作為正態分布處理，可由此確定靜水彎矩正態分布對應的均值及標準差。

以某18000TEU集裝箱船和10000TEU集裝箱船為例，按上述流程統計了船舯區域在裝載手冊各工況下的靜水彎矩，結果如圖1A及圖1B所示。圖1A中， 18000TEU集裝箱船靜水彎矩設計許用值是IACS-UR推導值或ABS規范值的1.14 倍；圖1B中，10000TEU集裝箱船靜水彎矩設計許用值是IACS-UR推導值或ABS 規范值的1.11倍。

但對于集裝箱船而言，設計階段的裝載手冊計算都僅考慮均箱裝載，而實際情況幾乎不存在均箱裝載，大多是非均箱裝載。因此，上述常規做法是否能真正反映集裝箱船靜水彎矩的統計特性，存在很大的疑問。

發明內容

本發明的目的是：設計一套更接近于實際配載的計算機模擬流程，從而在設計階段開展計算機模擬法來研究集裝箱船靜水彎矩的統計特征。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種應用概率的集裝箱船垂向靜水彎矩統計特性計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、按集裝箱船布置圖在船舶CAD軟件中定義箱位，將艙內集裝箱與艙蓋上集裝箱按縱向BAY位各自成組；

步驟2、按艙內底集裝箱堆重要求以及艙蓋上集裝箱堆重要求，將艙內底集裝箱堆重以及艙蓋上集裝箱堆重平均分配給對應的集裝箱，按縱向BAY位包括的集裝箱數量設置每個BAY位的重量變化范圍；

步驟3、在步驟2設置的重量變化范圍內任取若干隨機數，隨機分配給不同的BAY位，在船舶CAD軟件中進行裝載計算；