开底泥驳波浪载荷计算报告.doc

（附件）

71.6m开底泥驳波浪载荷计算报告

12月
1、概述
本船为沿海航区开底泥驳。依照中华人民共和国船级社《国内航行海船建造规范》（如下称《规范》）第二篇第二章2.2.1.2节规定，由于该船主尺度比不符合《规范》波浪载荷计算合用条件，故本计算书按照2.2.9节规定，对波浪载荷应采用直接计算办法拟定。
2、船舶重要参数
总 长
LＯＡ
71.60
m
设计水线长
LWL
69.19
m
垂线间长
LPP
67.60
m
型 宽
B
15.60
m
型 深
D
5.00
m
设计吃水
d
3.70
m
3、计算根据图纸资料
本计算所根据图纸关于图纸资料如下：
序 号
图纸名称

1
总布置图

2
线型图

3
各种装载状况及完整稳性计算书

4
横剖面构造图

5
基本构造图

4、计算模型
4.1 水动力模型
采用基于三维绕射-辐射及Morison理论为基本WADAM程序，因而要建立水动力面元模型。本计算书在Patran-Pre中建立水动力模型，采用右手直角坐标系，原点位于FR0、基线和中纵剖线交点处，x轴沿船长指向船首为正方向，y轴沿船宽指向左舷为正方向，z轴向上为正方向，水动力模型见图4.1～图4-2：

图4-1 Patran-Pre环境下Panel模型

图4-2 SESAM-HYDRO环境下Panel模型

4.2 质量模型
质量模型对船舶波浪载荷计算精度至关重要，质量模型和实船重量重心差别越小，波浪载荷计算精度就越高。为此，需要实际记录全船各某些质量并按静力等效原则得到全船质量沿船长方向分布。本计算书采用质量点和零质量棒形式，在Patran-Pre中建立质量模型。零质量棒上两端点间距为横摇惯性半径两倍，质量模型见图4-3

图4-3 质量模型

4.3 计算工况
依照本船装载和航行状况，本计算选用如下三个基本工况进行计算：
表4-1 计算工况

工况
装载状态
排水量/t
重量重心
纵向位置/m
吃水/m
LCA
泥舱满载，所有燃料及配品（ρ=1.005t/m3）

LCB
泥舱满载，10%燃料及配品（ρ=1.000t/m3）

LCC
泥舱某些装载，10%燃料及配品（ρ=1.200t/m3）

5、波浪载荷计算参数
本计算采用基于三维线性势流理论波浪载直接计算办法，该办法是参照国际船级社协会(IACS)推荐和承认波浪载直接计算办法，使用软件为DNVSESAM软件。
5.1 波浪频率和浪向
依照《规范》规定，所选波浪频率（波长）不应少于20个，表5-1列出了各个遭遇频率相应下波长及波长船长比。
频率与波长换算关系：

表5-1 频率与波长
频率（rad/s）
周期（s）
波长（m）
波长/船长
0.200
31.416
1540.955
22.80
0.250
25.133
986.211
14.59
0.300
20.944
684.869
10.13
0.350
17.952
503.169
7.44
0.400
15.708
385.239
5.70
0.450
13.963
304.386
4.50
0.500
12.566
246.553
3.65
0.550
11.424
203.763
3.01
0.600
10.472
171.217
2.53
0.650
9.666
145.889
2.16
0.700
8.976
125.792
1.86
0.750
8.378
109.579
1.62
0.800
7.854
96.310
1.42
0.850
7.392
85.312
1.26
0.900
6.981
76.097
1.13
0.950
6.614
68.297
1.01
1.000
6.283
61.638
0.91
1.050
5.984
55.908
0.83
1.100
5.712
50.941
0.75
1.150
5.464
46.607
0.69
1.200
5.236
42.804
0.63
1.250
5.027
39.448
0.58
1.300
4.833
36.472
0.54
1.350
4.654
33.821
0.50
1.400
4.488
31.448
0.47
1.450
4.333
29.317
0.43
1.500
4.189
27.395
0.41
1.550
4.054
25.656
0.38
1.600
3.927
24.077
0.36

计算所获得浪向不应少于7个，涉及0°（顶浪）、30°、60°、90°、120°、150°、180°（随浪），其中沿船长方向指向船首为0°，指向船尾为180°，指向左舷为90°。计算航速取零,Fn=0。

5.2 参照横截面
依照波浪弯矩和剪力位置定义，计算波浪弯矩和剪力位置定义见表5-2和图5-1。

表5-2 25个参照横截面位置
25个参照横截面位置
序列
坐标位置/m
序列
坐标位置/m
1
-33.80
14
2.82
2
-30.98
15
5.63
3
-28.17
16
8.45
4
-25.35
17
11.27
5
-22.53
18
14.08
6
-19.72
19
16.90
7
-16.90
20
19.72
8
-14.08
21
22.53
9
-11.27
22
25.35
10
-8.45
23
28.17
11
-5.63
24
30.98
12
-2.82
25
33.80
13
0

图5-1 25个参照横截面模型

5.3 波浪谱和波浪散布图
依照规范规定及研究需要，本舶在不规则波浪上运动和波浪载荷响应及其短长期预报计算采用P-M波浪谱：

式中：波浪圆频率，rad/s；
有义波高，m；
波浪跨零周期，s；
能量扩散函数；
组合波与主浪向之间夹角，rad。

进行长期预报时，普通采用波浪散布图作为其航行海域环境条件。波浪散布图由不同海况和每一海况浮现概率构成。每一海况惯用有义波高和跨零周期表征。
SESAM/POSTRESP模块提供了两种波浪记录资料：世界范畴波浪散布图（DNV-WW）和北大西洋波浪散布图（DNV-NA），分布用于疲劳强度分析）（FLS）和极限强度分析（ULS），它们并不合用于中华人民共和国沿海航行船舶波浪载荷长期预报。因此，本文在计算时以中华人民共和国沿海波浪散布图作为长期预报参照海况，在POSTRESP模块中按照表5-3建立新波浪记录资料。
5-3 中华人民共和国沿海波浪散布图
Hs/m
Tz/s
3.5
4
5
6
7
8
9
10
11
12
12.5
Total
11.50
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
11.00
0
0
0
0

0
0
0
0
0
0
0
0
9.00
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
7.50
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
2
6.00
0
0
0
0
2
2
1
0
0
0
0
5
5.00
0
0
0
3
7
6
2
1
0
0
0
19
4.00
0
0
3
11
12
6
2
0
0
0
0
34
3.25
0
1
14
27
20
9
3
1
0
0
0
75
2.50
0
10
39
43
24
9
2
0
0
0
0
127
1.85
3
37
74
56
24
8
2
0
0
0
0
204
1.25
11
54
66
38
14
4
1
0
0
0
0
188
0.85
21
62
56
27
9
3
0
0
0
0
0
178
0.50
36
62
42
18
6
1
0
0
0
0
0
165
Total
71
226
294
223
118
49
14
2
0
0
0
997

各工况频率响应函数曲线如下图所示

LCA 频率响应函数曲线

LCB 频率响应函数曲线

LCC 频率响应函数曲线

各工况重要载荷控制参数(船中垂向波浪弯矩)长期预报曲线如下图所示：

LCA 载荷长期预报曲线

LCB 载荷长期预报曲线

LCC 载荷长期预报曲线

等效设计波参数按下式计算：
设计波波长；（为频响曲线幅值相应波浪频率）
设计波波幅；（L为10-8概率水平下长期预报极值，A为频响曲线幅值）
得到各工况设计波参数如下：
工况
波长（）（m）
波幅（m）
LCA
76.096
7.704
LCB
74.433
7.409
LCC
77.816
8.528