716m开底泥驳波浪载荷计算报告.docx
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716m开底泥驳波浪载荷计算报告
（附件）
71.6m开底泥驳波浪载荷计算报告
2015年12月
1、概述
本船为沿海航区开底泥驳。
根据中国船级社2015版《国内航行海船建造规范》（以下称《规范》）第二篇第二章2.2.1.2节的规定，由于该船的主尺度比不符合《规范》波浪载荷计算的适用条件，故本计算书按照2.2.9节的要求，对波浪载荷应采用直接计算方法确定。
2、船舶主要参数
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、计算依据的图纸资料
本计算所依据的图纸有关图纸资料如下：
序号
图纸名称
1
总布置图
2
线型图
3
各种装载情况及完整稳性计算书
4
横剖面结构图
5
基本结构图
4、计算模型
4.1水动力模型
采用基于三维绕射-辐射及Morison理论为基础的WADAM程序，因此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、基线和中纵剖线的交点处，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4-1Patran-Pre环境下的Panel模型
图4-2SESAM-HYDRO环境下的Panel模型
4.2质量模型
质量模型对船舶波浪载荷计算的精度至关重要，质量模型和实船的重量重心差别越小，波浪载荷计算精度就越高。
为此，需要实际统计全船各部分质量并按静力等效原则得到全船质量沿船长方向的分布。
本计算书采用质量点和零质量棒的形式，在Patran-Pre中建立质量模型。
零质量棒上两端点的间距为横摇惯性半径的两倍，质量模型见图4-3。
图4-3质量模型
4.3计算工况
根据本船的装载和航行情况，本计算选取以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，全部燃料及配品（ρ=1.005t/m3）
LCB
泥舱满载，10%燃料及配品（ρ=1.000t/m3）
LCC
泥舱部分装载，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的波浪载直接计算方法，该方法是参照国际船级社协会（IACS）推荐和认可的波浪载直接计算方法，使用软件为DNV的SESAM软件。
5.1波浪频率和浪向
根据《规范》要求，所选的波浪频率（波长）不应少于20个，表5-1列出了各个遭遇频率对应下的波长及波长船长比。
频率
与波长
的换算关系：
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
计算所取得浪向不应少于7个，包括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。
5.2参考横截面
根据波浪弯矩和剪力位置的定义，计算波浪弯矩和剪力位置的定义见表5-2和图5-1。
表5-225个参考横截面位置
25个参考横截面位置
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5-125个参考横截面模型
5.3波浪谱和波浪散布图
根据规范要求及研究需要，本舶在不规则波浪上的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的夹角，rad。
进行长期预报时，通常采用波浪散布图作为其航行海域的环境条件。
波浪散布图由不同海况和每一海况出现的概率组成。
每一海况常用有义波高和跨零周期表征。
SESAM/POSTRESP模块提供了两种波浪统计资料：
世界范围波浪散布图（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），它们并不适用于中国沿海航行船舶波浪载荷的长期预报。
所以，本文在计算时以中国沿海波浪散布图作为长期预报的参考海况，在POSTRESP模块中按照表5-3建立新的波浪统计资料。
5-3中国沿海波浪散布图
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
各工况主要载荷控制参数（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
；（
为频响曲线幅值对应的波浪频率）
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
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