重船这类特殊船型的特点

　　全回转浮吊船进行了波浪载荷计算（主要指垂向弯矩与剪力），得到不同工况下载荷分布的特点。并将计算结果与中国船级社钢质海船入级规范中的规范计算结果进行了比较。研究表明：起重船由于其船型、质量分布和载荷工况不同于运输船，规范计算公式无法对其波浪载荷做出合理评估，而采用直接计算方法，能够根据装载状态，较为准确和详细地预报船体波浪载荷及其分布。

　　随着海运事业的不断发展和港口功能的日益完善，起重船已成为中国船舶市场发展的热点，在航道港口建设、打捞救助等方面发挥着重要的作用。起重船的船型特征、设备布置、使用状态与常规运输船相比有很大的区别，正确合理地计算波浪载荷，提高船体总纵强度计算的精度，是保证起重船安全操纵的重要前提。

　　船舶摇荡三维流体动力的计算出现在20世纪70年代。随着计算机的高速发展，可以对船舶在波浪上的运动进行三维计算。HessandSmith首次提出了求解无界流场中三维无升力绕流问题的分布奇点方法以来，以自由面Green函数方法和Ran-kine源方法为代表的三维势流理论得到了迅速的发展。

　　采用基于三维频域线性水动力理论的WALCS回转浮吊船的波浪载荷进行了计算，将该计算结果与规范计算结果进行比较，得出相应结论。

　　1概述1.1计算船型参数为了更好地说明大型起重船所受波浪载荷特点，采用WALCS软件对一条大型起重船的波浪载荷进行了详细计算和分析。

　　计算内容1）计算工况LC1为无限航区调遣状态（消耗品：100%）工况。LC2为无限航区调遣状态（消耗品：10%）工况。LC3为作业工况吊钩幅度为28m，艉吊该船用于近海、沿海、内河和港口水域作业。其中调遣状态按无限航区核算。作业工况限定有义波2）计算条件波浪传递函数计算时，波浪频率为0.12.0浪向在0b180b之间，间隔30b，共7个浪向，其中0b为迎浪方向。采用谱分析进行横摇阻尼修正时依照驳船经验公式，长期预报控制参数设置采取ISSC双参谱的波浪谱形式。3）波浪诱导载荷计算剖面由艉部至艏部的11个剖面，间隔均为10.2m，L为船长。

　　2拖航工况与作业工况波浪载荷的比较2.1拖航工况波浪载荷预报结果以LC2工况为例，波浪载荷曲线如下：弯矩传递函数；图3为LC2工况各浪向距艉部0.8L剖面的垂向剪力传递函数；图4为LC2工况180浪向各剖面的单位波幅波浪诱导垂向弯矩响应；图浪向各剖面的单位波幅波浪诱导垂向剪力响应。

　　波浪弯矩传递函数垂向剪力传递函数中国航海浪诱导垂向弯矩响应浪诱导垂向剪力响应LC1工况和LC3工况的波浪载荷的曲线与LC2工况计算方法类似。

　　LC1工况选取0b浪向船舯剖面SEC06的垂向弯矩，0b浪向剖面SEC09垂向剪力为设计波控制载荷参数，

　　根据波浪诱导载荷的计算结果，选取180b浪向剖面SEC03垂向弯矩、0b浪向剖面SEC07垂向剪力浪向剖面SEC05垂向剪力为设计波控制载荷参数，1）弯矩最大值的分布位置与船舶的质量分布有关。拖航工况下，起重船的重心位置靠近船舯，所以拖航工况的弯矩最大值在船舯剖面；在作业工况下，艉部吊钩吊1600t时，重心位置偏向艉部，所以作业工况的弯矩长期预报最大值偏向艉部。2）比较作业工况短期预报值和拖航工况长期预报值，拖航工况的垂向弯矩大于作业工况的垂向弯矩。说明起重船拖航工况为控制工况。

　　3直接计算与规范计算波浪载荷的比较3.1直接计算与规范计算弯矩的比较通过规范计算起重船的波浪载荷，与直接计算波浪载荷结果进行比较，验证规范计算公式的适用性。直接计算和规范计算的比较是在拖航工况下进行。

　　规范计算值剖面波浪弯矩/（kN#m）船舯波浪载荷直接计算LC1工况船舯波浪载荷直接计算LC2工况船舯1）通过对不同剖面位置和浪向对垂直弯矩影响曲线的比较，沿船长不同剖面，船舯剖面垂向弯矩最大，其沿船长分布近似于以船舯所受波浪弯矩为顶点的不对称三角形，且波浪弯矩与船舶的剖面模数沿船长的分布规律相似。舯剖面垂向弯矩最大，算例中LC1工况垂向弯矩值最大值对应的浪向为o，LC2工况垂向弯矩最大值对应的浪向为0附近。

　　2）波浪载荷直接计算得到弯矩值比规范计算弯矩值约大5%，这与计算时选择的北大西洋航区有关，该航区海况恶劣，在计算波浪载荷的过程中，考虑了最危险海况下的垂向弯矩，所以总纵强度波浪载荷直接计算垂向弯矩值略大一些。

　　3.2直接计算与规范计算剪力的比较根据可知：1）通过对不同剖面位置和浪向对剪力影响曲线的比较，沿船长不同剖面，有两处剖面出现剪力的最大值，剪力的最大的峰值浪向为0b或180b，本算例中剪力最大峰值时的浪向为0b，峰值频率在0.7附近。

　　2）规范计算剪切力最大值在SEC03和SEC10剖面，波浪载荷直接计算的剪切力最大值在SEC03和SEC09剖面，规范计算和波浪载荷直接计算剪切力最大值剖面的位置较为一致。

　　3）无论是在SEC03还是SEC09，根据规范计算的静水波浪剪切力比直接计算的波浪剪切力要小约31.5%.分析原因：参照起重船的重量分布图，可以明显看出起重船在距船艏SEC03和SEC09剖面的重量分布发生突变，这将产生较大的惯性力效应。再加上起重船大而浅的船型特点，这与常规船有很大的不同，重量分布和惯性力导致在这两个剖面处剪切波浪力明显增大。而规范计算波浪剪切力公式是针对常规船，所以规范计算波浪剪切力比直接计算的波浪剪切力要小。