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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 臺(tái)風(fēng)環(huán)境下船舶破艙穩(wěn)性研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡介：
- 本項(xiàng)目在參考其他學(xué)者研究方法的基礎(chǔ)上，綜合分析及比較破船穩(wěn)性計(jì)算的兩種方法（確定性計(jì)算方法和概率計(jì)算方法），從而對(duì)臺(tái)風(fēng)中船舶相撞后的破艙進(jìn)行研究。
- 詳細(xì)介紹：
- 我國東南沿海水域是世界上受臺(tái)風(fēng)侵襲最多的地區(qū)之一，也是船舶最為密集的區(qū)域之一。臺(tái)風(fēng)一般都會(huì)引起狂風(fēng)、暴雨、巨浪和風(fēng)暴潮等，這些因素都嚴(yán)重威脅船舶自身安全和人員生命安全。至今，由于臺(tái)風(fēng)的來襲引起的海難數(shù)不勝數(shù)。例如，1954年日本“洞爺丸”客船由于遭遇臺(tái)風(fēng)而沉沒，造成1172人死亡和失蹤。2007年受臺(tái)風(fēng)“萬宜”的影響，中國籍貨船在關(guān)島附近破艙而沉沒，造成12名海員失蹤。2008年菲律賓“星辰公主”客船載有626名乘客和121名船員，船行至錫布延島附近海域時(shí)遭遇臺(tái)風(fēng)“風(fēng)神”，與地面失去聯(lián)系在菲中部海域沉沒。2009年“莫拉克”臺(tái)風(fēng)使得“昌盈號(hào)”貨船在臺(tái)灣東南部海面破艙進(jìn)水而沉沒，致使22名船員失蹤。由此可見，臺(tái)風(fēng)對(duì)船舶的危害主要是因擱淺、碰撞和傾覆造成船舶破損而進(jìn)水，從而最終導(dǎo)致船舶失去穩(wěn)性而沉沒。 穩(wěn)性是船舶最重要性能之一，由于它直接關(guān)系到人員的生命安全和船舶的生命力，因此備受關(guān)注。船舶穩(wěn)性研究是船舶行業(yè)中一個(gè)十分重要又很復(fù)雜的問題。它是船舶最重要的性能之一，是船舶安全航行的基本保障，也是船舶檢驗(yàn)的主要內(nèi)容之一。任何船舶都不能逃離臺(tái)風(fēng)的危害，都有可能發(fā)生破艙或傾覆。因此，破艙穩(wěn)性也必須加以考慮。破艙穩(wěn)性是指船舶在一艙或相鄰多艙破損浸水后，仍能保持一定的浮性和穩(wěn)性，使船舶不至于沉沒或延緩沉沒時(shí)間，從而確保人員和貨物的安全。受臺(tái)風(fēng)作用而破損的船舶，其受風(fēng)浪、甲板上浪、自由液面、貨物移動(dòng)、船的航向、船舶類型等因素影響比較嚴(yán)重，無法用經(jīng)驗(yàn)公式來準(zhǔn)確描述，但對(duì)船舶的影響也最為嚴(yán)重。特別是近年來，隨著造船業(yè)和航運(yùn)業(yè)的飛速發(fā)展，海岸線停留大量新造的、待修的無動(dòng)力船舶，航線上航行著高密度的船舶，在臺(tái)風(fēng)季節(jié)造成破艙的幾率相對(duì)較高。
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撰寫目的和基本思路
- 本文通過分析船舶動(dòng)穩(wěn)性的有關(guān)影響因素，得出在船舶傾覆力矩小于最小傾覆力矩時(shí)，船舶不會(huì)傾覆，具有穩(wěn)性。一般而言，在臺(tái)風(fēng)來臨之前，船上人員已經(jīng)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，但是海上風(fēng)、浪和自由液面船員難以控制，已經(jīng)成為船舶動(dòng)穩(wěn)性影響的最大因素。本文通過理論計(jì)算，從風(fēng)、浪和自由液面三個(gè)方面對(duì)船舶進(jìn)行定性的分析。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本文根據(jù)國際海事組織(IMO) 最新修訂的國際海上人命安全公約(SOLAS)2009規(guī)范要求（適用于所有2009年1月1日以后建造的新船），以多種先進(jìn)的方法分析船舶在臺(tái)風(fēng)環(huán)境下的破壞性因素。本課題的創(chuàng)新點(diǎn)是研究了船舶在臺(tái)風(fēng)中相撞后的破艙穩(wěn)性，特別是考慮了外界作用對(duì)船舶的影響，并把其引入到相關(guān)計(jì)算中。在眾多文獻(xiàn)中，大多數(shù)是以靜態(tài)穩(wěn)性為計(jì)算公式，本文引用動(dòng)態(tài)穩(wěn)性為破船的穩(wěn)性計(jì)算
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 為研究人員提供理論依據(jù)，同時(shí)也可為駕駛員的正確操縱提供依據(jù)。由于大風(fēng)浪中船舶破艙后的動(dòng)穩(wěn)性是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)態(tài)非線性系統(tǒng)以及受風(fēng)、浪、自由液面等運(yùn)動(dòng)與船舶傾斜的耦合影響，因此也是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的課題。 本文的實(shí)用價(jià)值是在臺(tái)風(fēng)中能預(yù)測(cè)船舶的破艙后的狀態(tài)，為船員和相關(guān)的管理人員提供相關(guān)信息，從而做出正確的決策。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 在臺(tái)風(fēng)中，對(duì)船舶相撞破船的穩(wěn)性危害最大的傾覆當(dāng)屬動(dòng)態(tài)作用下的傾覆，其與破船進(jìn)水量、進(jìn)水速度、自由液面及風(fēng)、浪對(duì)船舶的作用力等緊密相關(guān)。本文準(zhǔn)備把這幾個(gè)對(duì)船舶穩(wěn)性影響較大的外界因素引入到動(dòng)穩(wěn)性計(jì)算中，從而對(duì)臺(tái)風(fēng)中的舶破船后的穩(wěn)性進(jìn)行近似計(jì)算，得出此時(shí)船舶穩(wěn)性及殘存的概率。為船上的工作人員準(zhǔn)確判斷船舶狀態(tài)及采取應(yīng)有的應(yīng)急措施提供幫助；為港口管理人員及海事管理人員準(zhǔn)備施救方案提供可靠的信息。
獲獎(jiǎng)情況
- 論文已經(jīng)發(fā)表在國家水路運(yùn)輸類核心期刊《中國水運(yùn)》2011年第四期
鑒定結(jié)果
- 文章研究方法正確，結(jié)構(gòu)合理，所用數(shù)據(jù)真實(shí)，計(jì)算方法正確，所得結(jié)論真實(shí)可信
參考文獻(xiàn)
- [1]Odabasi A Y，胡威譯 估計(jì)船舶完整穩(wěn)性的BSRA氣象衡準(zhǔn)，海船檢驗(yàn)，上海：中國船檢編譯部，1984. [2]田柏軍，杜嘉立 自由液面對(duì)船舶穩(wěn)性影響的計(jì)算[J]，航海技術(shù)， 2003.4 [3]邢殿錄，蔡琰先 風(fēng)浪中艦船橫穩(wěn)性評(píng)估[J]大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 34（1）1994 [4]杜嘉立，徐邦禎，沈江 船舶破艙進(jìn)水速度與時(shí)間的計(jì)算[J] 大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，28（2）2002 [5]王建平 趙海蓮 油船的破艙穩(wěn)性要求及其應(yīng)用[J] 航海技術(shù)，1997.1 [6]盛振邦，黃祥鹿 船舶橫浪傾覆試驗(yàn)及其數(shù)值模擬[J]中國造船， 134（3）1996
同類課題研究水平概述
- 船舶穩(wěn)性是船舶安全的核心，它的計(jì)算是船舶性能計(jì)算中的重要部分。隨著造船業(yè)和航運(yùn)業(yè)的飛速發(fā)展，船舶數(shù)量急速增多，航線上航行的高密度船舶，受到臺(tái)風(fēng)影響的幾率越來越大。 破艙穩(wěn)性國外研究概況 （1）1995年法國造船工程師Anders Bjorkman 將SOLAS與MARPOL兩種規(guī)范中的概率方法對(duì)一個(gè)艙進(jìn)行計(jì)算比較，指出SOLAS規(guī)范中不合理的方面——破損長度概率密度函數(shù)過高。 （2）在日本，1996年討論了當(dāng)前船舶的確定性和概率性破船穩(wěn)性以及它們的缺陷，并提出用殘存破損開口尺寸的大小來衡量船舶的安全程度的一種新方法。 （3）1999年波蘭的Gdansk理工大學(xué)的Maciej Pawlowski探討了改進(jìn)RO/RO船概率破艙穩(wěn)性的一些分艙方法、措施及其應(yīng)用中存在的問題。 （4）英國Strathclyde大學(xué)的船舶穩(wěn)性研究中心用物理模型試驗(yàn)和數(shù)學(xué)模型仿真-數(shù)值模擬相結(jié)合，開發(fā)仿真程序，應(yīng)用于不同類型、形狀、尺寸和分艙布置以及典型的破損狀態(tài)和環(huán)境，檢驗(yàn)程序?qū)ζ茡p船舶在給定海況下的傾覆安全性評(píng)價(jià)的有效性。 破艙穩(wěn)性國內(nèi)研究概況 （1）嚴(yán)家文等介紹了貨船破艙穩(wěn)性概率算法軟件的程序算法和處理過程及該程序的功能。 （2）胡鐵牛對(duì)貨船概率破損穩(wěn)性計(jì)算及對(duì)分艙的影響進(jìn)行研究，指出影響分艙指數(shù)A的主要因素和提高分艙指數(shù)A的方向及措施。 （3）2002年馬坤在非線性規(guī)劃法在船舶穩(wěn)性計(jì)算中的應(yīng)用中用非線性規(guī)劃法中的懲罰函數(shù)法，建立以平均吃水，橫傾角為設(shè)計(jì)變量，保證排水體積不變作為約束條件，把傾斜船舶的功作為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。 綜合國內(nèi)外的研究資料，我們可以看出：大多數(shù)學(xué)者對(duì)破船的研究，基本上是基于在靜水中的研究與實(shí)驗(yàn)，或者在外部環(huán)境影響不大的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。對(duì)于臺(tái)風(fēng)中船舶相撞后破船的研究很少涉及，本文就是基于這個(gè)方向進(jìn)行研究。 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)是研究了船舶在臺(tái)風(fēng)中相撞后的破船穩(wěn)性，特別是考慮了外界作用對(duì)船舶的影響，并把其引入到相關(guān)計(jì)算中。在眾多文獻(xiàn)中，大多數(shù)是以靜態(tài)穩(wěn)性為計(jì)算公式，本文引用動(dòng)態(tài)穩(wěn)性為破船的穩(wěn)性計(jì)算。 本文的實(shí)用價(jià)值是在臺(tái)風(fēng)中能預(yù)測(cè)船舶的破船后的狀態(tài)，為船員和相關(guān)的管理人員提供相關(guān)信息，從而做出正確的決策。
