恶劣海况下舰船舰面载荷预报方法研究
摘要
舰面载荷是指舰船甲板面上的设备受到的载荷，包括惯性载荷与上浪冲击载荷两部
分。在恶劣海况中航行的船舶常常遇到外飘砰击和甲板上浪等现象，对于船舶的运动以
及甲板上舰面设备的安全性造成严重威胁，因舰面设备倾覆导致的恶性船舶安全事故时
有发生。但目前对于舰面载荷的计算主要依据船级社规范给出的经验公式计算舰面设备
的惯性载荷，该方法不能很好的考虑船舶的型值特点和计算海况，且不能考虑甲板上浪
对舰面设备的冲击作用。因此有必要对舰面设备载荷的计算方法进行研究，考虑实际的
船型特点，计算砰击上浪等非线性因素影响的船体运动和上浪冲击载荷结果，准确预报
舰面载荷，保证舰面设备的安全性。本文研究了基于非线性时域边界元方法的船舶运动
以及船上设备舰面载荷的计算方法，并通过对比模型试验和计算实例结果对其进行了验
证分析。
本文首先采用基于势流理论的间接时域方法和非线性边界元方法计算某舰船在波
浪中的运动，利用Fortran语言编写了计算程序，改进了间接时域法求解过程中不规则
频率、延迟函数、异步耦合等问题的处理方法，并采用最新的研究成果计算底部和外飘
砰击载荷与上浪载荷。本文将程序计算结果与哈尔滨工程大学拖曳水池试验结果进行了
对比，验证了方法的准确性。进而利用该方法对上浪问题及现象进行了研究，分析了不
同计算模型对计算结果幅值和趋势的影响，研究发现本文采用的MacCormark有限差分
方法与一般的溃坝模型计算出的上浪载荷峰值基本相同，但有限差分方法能更好的模拟
上浪水流在甲板上运动的衰减过程。
另外，本文基于刚体运动学理论提出了一套舰面载荷计算方法，将舰面载荷分为惯
性载荷与上浪冲击载荷两部分进行计算，利用船舶六自由度运动计算舰面设备惯性载荷，
与上浪载荷相结合推导出舰面设备受力和力矩的计算公式。并采用计算实例分析了不同
位置、不同尺寸和重量、不同危险工况下的舰面设备可能出现的安全失效模式，为设备
的安全性和系固绑扎系统的选取提供了依据。通过分析计算结果总结了不同位置和危险
工况下设备容易出现的危险运动趋势。本文提出的舰面载荷计算方法适用于多种船型和
海况，且计算效率高，具有一定工程实用价值。
关键词：波浪载荷；间接时域法；舰面载荷；甲板上浪
恶劣海况下舰船舰面载荷预报方法研究
Abstract
Ship-deckloadreferstotheloadonthedeckoftheship,includinginertialloadandwave
impactload.Shipssailinginbadseaconditionsoftenencounterthephenomenonoffloating
bangandwavesondeck,whichposesaseriousthreattothemovementofshipsandthesafety
ofsurfaceequipmentondeck,andviciousshipsafetyaccidentscausedbythecapsizingof
surfaceequipmentoftenoccur.However,thecurrentcalculationoftheShip-deckloadmainly
reliesontheempiricalformulagivenbytheClassificationSocietyspecificationtocalculate
theinertialloadoftheshipssurfaceequipment.Thismethodcannotwellconsiderthe
characteristicsoftheshipstypevalueandcalculatetheseastate,andcannotconsiderthe
impactofwavesontheshipssurfaceequipment.Therefore,