用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法与流程

技术特征：
1.一种用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1，建立水动力网格模型，建立具有全船重量分布的质量模型，通过分析计算，在规则波下，得到速度势；步骤2，采用偏移质量方法得到克林吊上的船长范围外重物的虚拟质量惯性矩；步骤3，改写质量矩阵方程；首先去除超出船长范围以外的重量分布，在与船体相连的单点基座处加入重物的虚拟重量；在船长范围内某个剖面的质量矩阵可写为：其中，ma
i
为在船长范围内分布的点质量，m为虚拟质量点，m为船长范围内分布的质量点的个数；x
ref
＝x
pou-x
g
，其中，x
pou
为该剖面某点质量的x坐标，x
g
为全船重心的x坐标；y
ref
＝y
pou-y
g
，其中：y
pou
为该剖面某点质量y坐标，y
g
为全船重心的y坐标；z
ref
＝z
pou-z
g
，其中：z
pou
为该剖面某点质量z坐标，z
g
为全船重心的z坐标；其中，i’45，i’56，i’46较小，可以忽略为0；46较小，可以忽略为0；46较小，可以忽略为0；其中：r’x
为重物重心到整船重心x轴的距离，r’y
为重物重心到整船重心y轴的距离，r’z
为重物重心到整船重心z轴的距离；步骤4、根据改写的质量矩阵方程，通过计算水动力得到惯性内载荷，并计算出质量段前端剖面的波浪弯矩和波浪剪力以及船舶运动和载荷的频率响应函数；步骤5、根据得到的船舶运动和载荷的频率响应函数、波浪弯矩和波浪剪力，通过设定短期海况和波浪谱，得到响应谱，使用谱分析方法对响应谱进行短期预报；再根据每个短期海况在长寿命周期内的概率分布，得到船体结构的长期载荷极值预报。2.如权利要求1所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤1中，规则波的计算公式为：ζ＝ζ
a
cos(kx-ωt)；其中：ζ为波面升高；ζ
a
为波幅；k为波数；ω为圆频率。
3.如权利要求2所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤1中，规则波的速度势为：其中：g为重力加速度，z为垂向位置。4.如权利要求1所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤2中，其中，偏移质量方法具体为：将位于克林吊上船长范围外的重物重量，偏移至克林吊与船体相连的单点基座处，使重物的重量位于船长范围之内；根据静力平衡方法计算得到重物对于船体重心轴的虚拟质量惯性矩为mr
’2；其中，m为重物质量，r’为重物重心到整船重心轴的距离。5.如权利要求4所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤3中，质量段如果不包含基座支点，则质量段质量惯性矩不计入虚拟质量点的质量惯性矩。6.如权利要求4所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤3中，如果克林吊起重船有多个克林吊，则按照质量偏移法，重写质量矩阵后进行波浪载荷计算。7.如权利要求1所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤4中，水动力计算使用船舶运动方程，船舶运动方程的公式为：其中：m
jk
为广义质量矩阵项，为步骤2得到质量矩阵；a
jk
,b
jk
,c
jk
分别为第k个自由度的运动引起的第j个自由度的附加质量系数、阻尼系数、回复力系数，统称为水动力系数；f
j
为船体在第j个自由度方向所受的波浪力；η
k
，分别为第k个自由度运动的位移、速度和加速度。8.如权利要求7所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤4中，计算船舶运动和载荷的频率响应函数的方法为：在波浪遭遇频率的完整频率范围内，取20～30个频率，在整个浪向范围内选取若干个浪向，对于每个浪向和频率组合，进行规则波运动响应计算，可以得到船舶运动和载荷的频率响应函数。9.如权利要求8所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤4中，通过作用在船体上的惯性力及流体动力，可求出质量段前端剖面的波浪弯矩和波浪剪力。10.如权利要求1所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其特征在于，步骤5中，响应谱s
r
(ω)与波浪谱s
ζ
(ω)之间的关系为：s
r
(ω)＝rao(ω)2·
s
ζ
(ω)。

技术总结
本发明公开了一种用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法，其包括以下步骤：建立水动力网格模型，建立具有全船重量分布的质量模型，通过分析计算，在规则波下，得到速度势；采用偏移质量方法得到克林吊上的重物的虚拟质量惯性矩；改写质量矩阵方程；通过计算水动力得到惯性内载荷，并计算出质量段前端剖面的波浪弯矩和波浪剪力以及船舶运动和载荷的频率响应函数；通过设定短期海况和波浪谱，得到响应谱，使用谱分析方法对响应谱进行短期预报；再根据每个短期海况在长寿命周期内的概率分布，得到船体结构的长期载荷极值预报。本发明成功得到了克林吊起重船正确的波浪载荷；同样可解决具有多个克林吊起重船的波浪载荷预报问题。问题。问题。


技术研发人员：陆红干
受保护的技术使用者：上海船舶研究设计院
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2022/12/30