基本信息
- 项目名称：
- 台风环境下船舶破舱稳性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本项目在参考其他学者研究方法的基础上，综合分析及比较破船稳性计算的两种方法（确定性计算方法和概率计算方法），从而对台风中船舶相撞后的破舱进行研究。
- 详细介绍：
- 我国东南沿海水域是世界上受台风侵袭最多的地区之一，也是船舶最为密集的区域之一。台风一般都会引起狂风、暴雨、巨浪和风暴潮等，这些因素都严重威胁船舶自身安全和人员生命安全。至今，由于台风的来袭引起的海难数不胜数。例如，1954年日本“洞爷丸”客船由于遭遇台风而沉没，造成1172人死亡和失踪。2007年受台风“万宜”的影响，中国籍货船在关岛附近破舱而沉没，造成12名海员失踪。2008年菲律宾“星辰公主”客船载有626名乘客和121名船员，船行至锡布延岛附近海域时遭遇台风“风神”，与地面失去联系在菲中部海域沉没。2009年“莫拉克”台风使得“昌盈号”货船在台湾东南部海面破舱进水而沉没，致使22名船员失踪。由此可见，台风对船舶的危害主要是因搁浅、碰撞和倾覆造成船舶破损而进水，从而最终导致船舶失去稳性而沉没。 稳性是船舶最重要性能之一，由于它直接关系到人员的生命安全和船舶的生命力，因此备受关注。船舶稳性研究是船舶行业中一个十分重要又很复杂的问题。它是船舶最重要的性能之一，是船舶安全航行的基本保障，也是船舶检验的主要内容之一。任何船舶都不能逃离台风的危害，都有可能发生破舱或倾覆。因此，破舱稳性也必须加以考虑。破舱稳性是指船舶在一舱或相邻多舱破损浸水后，仍能保持一定的浮性和稳性，使船舶不至于沉没或延缓沉没时间，从而确保人员和货物的安全。受台风作用而破损的船舶，其受风浪、甲板上浪、自由液面、货物移动、船的航向、船舶类型等因素影响比较严重，无法用经验公式来准确描述，但对船舶的影响也最为严重。特别是近年来，随着造船业和航运业的飞速发展，海岸线停留大量新造的、待修的无动力船舶，航线上航行着高密度的船舶，在台风季节造成破舱的几率相对较高。
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撰写目的和基本思路
- 本文通过分析船舶动稳性的有关影响因素，得出在船舶倾覆力矩小于最小倾覆力矩时，船舶不会倾覆，具有稳性。一般而言，在台风来临之前，船上人员已经做好相应的准备，但是海上风、浪和自由液面船员难以控制，已经成为船舶动稳性影响的最大因素。本文通过理论计算，从风、浪和自由液面三个方面对船舶进行定性的分析。
科学性、先进性及独特之处
- 本文根据国际海事组织(IMO) 最新修订的国际海上人命安全公约(SOLAS)2009规范要求（适用于所有2009年1月1日以后建造的新船），以多种先进的方法分析船舶在台风环境下的破坏性因素。本课题的创新点是研究了船舶在台风中相撞后的破舱稳性，特别是考虑了外界作用对船舶的影响，并把其引入到相关计算中。在众多文献中，大多数是以静态稳性为计算公式，本文引用动态稳性为破船的稳性计算
应用价值和现实意义
- 为研究人员提供理论依据，同时也可为驾驶员的正确操纵提供依据。由于大风浪中船舶破舱后的动稳性是一个非常复杂的动态非线性系统以及受风、浪、自由液面等运动与船舶倾斜的耦合影响，因此也是一个值得进一步研究的课题。 本文的实用价值是在台风中能预测船舶的破舱后的状态，为船员和相关的管理人员提供相关信息，从而做出正确的决策。
学术论文摘要
- 在台风中，对船舶相撞破船的稳性危害最大的倾覆当属动态作用下的倾覆，其与破船进水量、进水速度、自由液面及风、浪对船舶的作用力等紧密相关。本文准备把这几个对船舶稳性影响较大的外界因素引入到动稳性计算中，从而对台风中的舶破船后的稳性进行近似计算，得出此时船舶稳性及残存的概率。为船上的工作人员准确判断船舶状态及采取应有的应急措施提供帮助；为港口管理人员及海事管理人员准备施救方案提供可靠的信息。
获奖情况
- 论文已经发表在国家水路运输类核心期刊《中国水运》2011年第四期
鉴定结果
- 文章研究方法正确，结构合理，所用数据真实，计算方法正确，所得结论真实可信
参考文献
- [1]Odabasi A Y，胡威译 估计船舶完整稳性的BSRA气象衡准，海船检验，上海：中国船检编译部，1984. [2]田柏军，杜嘉立 自由液面对船舶稳性影响的计算[J]，航海技术， 2003.4 [3]邢殿录，蔡琰先 风浪中舰船横稳性评估[J]大连理工大学学报， 34（1）1994 [4]杜嘉立，徐邦祯，沈江 船舶破舱进水速度与时间的计算[J] 大连海事大学学报，28（2）2002 [5]王建平 赵海莲 油船的破舱稳性要求及其应用[J] 航海技术，1997.1 [6]盛振邦，黄祥鹿 船舶横浪倾覆试验及其数值模拟[J]中国造船， 134（3）1996
同类课题研究水平概述
- 船舶稳性是船舶安全的核心，它的计算是船舶性能计算中的重要部分。随着造船业和航运业的飞速发展，船舶数量急速增多，航线上航行的高密度船舶，受到台风影响的几率越来越大。 破舱稳性国外研究概况 （1）1995年法国造船工程师Anders Bjorkman 将SOLAS与MARPOL两种规范中的概率方法对一个舱进行计算比较，指出SOLAS规范中不合理的方面——破损长度概率密度函数过高。 （2）在日本，1996年讨论了当前船舶的确定性和概率性破船稳性以及它们的缺陷，并提出用残存破损开口尺寸的大小来衡量船舶的安全程度的一种新方法。 （3）1999年波兰的Gdansk理工大学的Maciej Pawlowski探讨了改进RO/RO船概率破舱稳性的一些分舱方法、措施及其应用中存在的问题。 （4）英国Strathclyde大学的船舶稳性研究中心用物理模型试验和数学模型仿真-数值模拟相结合，开发仿真程序，应用于不同类型、形状、尺寸和分舱布置以及典型的破损状态和环境，检验程序对破损船舶在给定海况下的倾覆安全性评价的有效性。 破舱稳性国内研究概况 （1）严家文等介绍了货船破舱稳性概率算法软件的程序算法和处理过程及该程序的功能。 （2）胡铁牛对货船概率破损稳性计算及对分舱的影响进行研究，指出影响分舱指数A的主要因素和提高分舱指数A的方向及措施。 （3）2002年马坤在非线性规划法在船舶稳性计算中的应用中用非线性规划法中的惩罚函数法，建立以平均吃水，横倾角为设计变量，保证排水体积不变作为约束条件，把倾斜船舶的功作为目标函数的优化数学模型。 综合国内外的研究资料，我们可以看出：大多数学者对破船的研究，基本上是基于在静水中的研究与实验，或者在外部环境影响不大的基础上进行的。对于台风中船舶相撞后破船的研究很少涉及，本文就是基于这个方向进行研究。 本课题的创新点是研究了船舶在台风中相撞后的破船稳性，特别是考虑了外界作用对船舶的影响，并把其引入到相关计算中。在众多文献中，大多数是以静态稳性为计算公式，本文引用动态稳性为破船的稳性计算。 本文的实用价值是在台风中能预测船舶的破船后的状态，为船员和相关的管理人员提供相关信息，从而做出正确的决策。
