摘 要

随着我国经济的迅猛发展，国内商品流通和对外贸易都在不断激增，江海直达航运在水运事业中逐渐彰显它的重大作用。江海直达船最大的特点就在于其对于内河与海域这两种不同航区的兼包并容，因而其在海域的耐波性能尤为值得关注。

本文在完成对目标型船的尺度限定后，借助计算机辅助船舶设计和建造软件Maxsurf对目标计算船体进行船体三维建模，完成了计算船体的静水力计算。然后以线性频域的三维势流理论方法，计算出计算船体在规则波中垂荡、横摇、纵摇三种自由度的耐波性，再以此为基础对不规则中的三种自由度的频响函数进行预报。

论文还计算了江海直达集装箱船的过度加速度，并进行了衡准评估。最后通过对计算船体模型的仿射变换，计算分析了不同船型参数对耐波性和过度加速度的影响。

关键词：江海直达；集装箱船；耐波性；过度加速度；仿射变换

AbstractWith the rapid development of China's economy, domestic commodity circulation and foreign trade were constantly increasing, and River-sea-going ship had gradually demonstrated its important role in the water transport industry. The biggest feature of the River-sea-going ship was that it had both the inclusiveness of the two different navigation areas of the inland river and the sea area. Therefore, its wave-resistance performance in the sea area was particularly worthy of attention.

After completing the scale limitation of the target ship, the three-dimensional modeling of the hull of the target calculation hull was carried out by means of computer-aided ship design and construction software Maxsurf, and the calculation of hydrostatic force of the hull was completed. Then, the three-dimensional potential flow theory in the linear frequency domain was used to calculate the three-degree-of-freedom of the hull in the regular wave. three-degree-of-freedom motions in the irregular wave were calculated. Based on this, the frequency response function of the three degrees of freedom in the irregularity has been predicted.

The paper also calculated the excessive acceleration of the Jianghai direct container ship and conducted a standard assessment. Finally, through the affine transformation of the calculated hull model, the influence of different ship parameters on the wave resistance and excessive acceleration has been calculated and analyzed.

Key Words：River-sea-going ship; container ship; seakeeping; excessive acceleration; affine transformation

目录

第1章 绪论 7

1.1 目的及意义 7

1.2 耐波性预报概述 7

1.3 过度加速度研究概况 9

1.4 本文主要内容 9

第2章 江海直达船船体模型及静水力计算 11

2.1 计算船体主尺度的确定 11

2.2计算船体的三维模型 12

2.3 江海直达船型静水力计算 13

第3章 规则波中的耐波性计算 15

3.1 线性频域三维势流理论 15

3.1.1 基本条件 15

3.1.2 理论思路 15

3.1.3 控制方程及边界条件[] 15

3.2 Maxsurf Motions中的面元方法 16

3.3 不同浪向规则波中的响应 16

3.3.1 基于Maxsurf的计算模型 16

3.3.2 不同浪向的无因次频响函数 18

第4章 不规则波中的耐波性预报 21

4.1海浪谱 21

4.2计算船运动响应的预报 22

4.3 船舶定点加速度 25

第5章 江海直达船的过度加速度计算及衡准评估 27

5.1 过度加速度的薄弱性衡准 27

5.2过度加速度的衡准评估 28

5.2.1 过度加速度薄弱性衡准检验 28

5.2.2 计算船定点加速度与过度加速度衡准比较 28

第6章 重心高度对船舶耐波性和加速度的影响 30

6.1 重心高度对横摇的影响 30

6.2 重心高度对加速度的影响 30

第7章 结论 32

参考文献 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1 目的及意义

自改革开放以来，我国经济发展迅猛，对外贸易不断激增，江海直达航运在水运事业中逐渐彰显它的重大作用。特别是近年来，国家造船强国政策的支持以及“645工程”的开展^[1][2]，为武汉至长江下游的新型江海直达船研究带来福音。甚至在“海上丝绸之路”逐渐开拓的当代，江海直达船将可能在不远的未来驶入海上国际航线。

现阶段而言，江海直达集装箱船的发展与内河集装箱运输息息相关^[3]，内河集装箱运输由于不仅要具备较好的内河航道条件，还要有能够生成足够集装箱箱源的发达的沿河沿江经济带。由于我国不仅具有极长的海岸线，而且拥有众多的江河湖泊，这为江海直达运输提供了非常良好的通航环境。特别地，我国长江流域除了具备许多适合水运的支流湖泊，还拥有大大小小众多的深水良港，另外在“645工程”的开展下，长江中下游的武汉至安庆航段将拥有6到6.5米的水深条件。但是在国外^[4][5]，目前只有西欧的莱茵河水系，俄罗斯的伏尔加河水系和北美密西西比河水系的内河集装箱运输发展得较好。

船舶航行总离不开风浪流的影响，其在波浪中的运动特性被统称耐波性。为保证江海直达船在波浪中的航行安全和使用功能的正常维持，须对其进行严格的耐波性分析预报。