基本信息
- 項目名稱：
- 臺風環(huán)境下船舶破艙穩(wěn)性研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本項目在參考其他學者研究方法的基礎上，綜合分析及比較破船穩(wěn)性計算的兩種方法（確定性計算方法和概率計算方法），從而對臺風中船舶相撞后的破艙進行研究。
- 詳細介紹：
- 我國東南沿海水域是世界上受臺風侵襲最多的地區(qū)之一，也是船舶最為密集的區(qū)域之一。臺風一般都會引起狂風、暴雨、巨浪和風暴潮等，這些因素都嚴重威脅船舶自身安全和人員生命安全。至今，由于臺風的來襲引起的海難數(shù)不勝數(shù)。例如，1954年日本“洞爺丸”客船由于遭遇臺風而沉沒，造成1172人死亡和失蹤。2007年受臺風“萬宜”的影響，中國籍貨船在關島附近破艙而沉沒，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遭遇臺風“風神”，與地面失去聯(lián)系在菲中部海域沉沒。2009年“莫拉克”臺風使得“昌盈號”貨船在臺灣東南部海面破艙進水而沉沒，致使22名船員失蹤。由此可見，臺風對船舶的危害主要是因擱淺、碰撞和傾覆造成船舶破損而進水，從而最終導致船舶失去穩(wěn)性而沉沒。 穩(wěn)性是船舶最重要性能之一，由于它直接關系到人員的生命安全和船舶的生命力，因此備受關注。船舶穩(wěn)性研究是船舶行業(yè)中一個十分重要又很復雜的問題。它是船舶最重要的性能之一，是船舶安全航行的基本保障，也是船舶檢驗的主要內(nèi)容之一。任何船舶都不能逃離臺風的危害，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間，從而確保人員和貨物的安全。受臺風作用而破損的船舶，其受風浪、甲板上浪、自由液面、貨物移動、船的航向、船舶類型等因素影響比較嚴重，無法用經(jīng)驗公式來準確描述，但對船舶的影響也最為嚴重。特別是近年來，隨著造船業(yè)和航運業(yè)的飛速發(fā)展，海岸線停留大量新造的、待修的無動力船舶，航線上航行著高密度的船舶，在臺風季節(jié)造成破艙的幾率相對較高。
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撰寫目的和基本思路
- 本文通過分析船舶動穩(wěn)性的有關影響因素，得出在船舶傾覆力矩小于最小傾覆力矩時，船舶不會傾覆，具有穩(wěn)性。一般而言，在臺風來臨之前，船上人員已經(jīng)做好相應的準備，但是海上風、浪和自由液面船員難以控制，已經(jīng)成為船舶動穩(wěn)性影響的最大因素。本文通過理論計算，從風、浪和自由液面三個方面對船舶進行定性的分析。
科學性、先進性及獨特之處
- 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），以多種先進的方法分析船舶在臺風環(huán)境下的破壞性因素。本課題的創(chuàng)新點是研究了船舶在臺風中相撞后的破艙穩(wěn)性，特別是考慮了外界作用對船舶的影響，并把其引入到相關計算中。在眾多文獻中，大多數(shù)是以靜態(tài)穩(wěn)性為計算公式，本文引用動態(tài)穩(wěn)性為破船的穩(wěn)性計算
應用價值和現(xiàn)實意義
- 為研究人員提供理論依據(jù)，同時也可為駕駛員的正確操縱提供依據(jù)。由于大風浪中船舶破艙后的動穩(wěn)性是一個非常復雜的動態(tài)非線性系統(tǒng)以及受風、浪、自由液面等運動與船舶傾斜的耦合影響，因此也是一個值得進一步研究的課題。 本文的實用價值是在臺風中能預測船舶的破艙后的狀態(tài)，為船員和相關的管理人員提供相關信息，從而做出正確的決策。
學術論文摘要
- 在臺風中，對船舶相撞破船的穩(wěn)性危害最大的傾覆當屬動態(tài)作用下的傾覆，其與破船進水量、進水速度、自由液面及風、浪對船舶的作用力等緊密相關。本文準備把這幾個對船舶穩(wěn)性影響較大的外界因素引入到動穩(wěn)性計算中，從而對臺風中的舶破船后的穩(wěn)性進行近似計算，得出此時船舶穩(wěn)性及殘存的概率。為船上的工作人員準確判斷船舶狀態(tài)及采取應有的應急措施提供幫助；為港口管理人員及海事管理人員準備施救方案提供可靠的信息。
獲獎情況
- 論文已經(jīng)發(fā)表在國家水路運輸類核心期刊《中國水運》2011年第四期
鑒定結果
- 文章研究方法正確，結構合理，所用數(shù)據(jù)真實，計算方法正確，所得結論真實可信
參考文獻
- [1]Odabasi A Y，胡威譯 估計船舶完整穩(wěn)性的BSRA氣象衡準，海船檢驗，上海：中國船檢編譯部，1984. [2]田柏軍，杜嘉立 自由液面對船舶穩(wěn)性影響的計算[J]，航海技術， 2003.4 [3]邢殿錄，蔡琰先 風浪中艦船橫穩(wěn)性評估[J]大連理工大學學報， 34（1）1994 [4]杜嘉立，徐邦禎，沈江 船舶破艙進水速度與時間的計算[J] 大連海事大學學報，28（2）2002 [5]王建平 趙海蓮 油船的破艙穩(wěn)性要求及其應用[J] 航海技術，1997.1 [6]盛振邦，黃祥鹿 船舶橫浪傾覆試驗及其數(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，它的計算是船舶性能計算中的重要部分。隨著造船業(yè)和航運業(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，受到臺風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)范中的概率方法對一個艙進行計算比較，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理工大學的Maciej Pawlowski探討了改進RO/RO船概率破艙穩(wěn)性的一些分艙方法、措施及其應用中存在的問題。 （4）英國Strathclyde大學的船舶穩(wěn)性研究中心用物理模型試驗和數(shù)學模型仿真-數(shù)值模擬相結合，開發(fā)仿真程序，應用于不同類型、形狀、尺寸和分艙布置以及典型的破損狀態(tài)和環(huán)境，檢驗程序?qū)ζ茡p船舶在給定海況下的傾覆安全性評價的有效性。 破艙穩(wěn)性國內(nèi)研究概況 （1）嚴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）胡鐵牛對貨船概率破損穩(wěn)性計算及對分艙的影響進行研究，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)性計算中的應用中用非線性規(guī)劃法中的懲罰函數(shù)法，建立以平均吃水，橫傾角為設計變量，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函數(shù)的優(yōu)化數(shù)學模型。 綜合國內(nèi)外的研究資料，我們可以看出：大多數(shù)學者對破船的研究，基本上是基于在靜水中的研究與實驗，或者在外部環(huán)境影響不大的基礎上進行的。對于臺風中船舶相撞后破船的研究很少涉及，本文就是基于這個方向進行研究。 本課題的創(chuàng)新點是研究了船舶在臺風中相撞后的破船穩(wěn)性，特別是考慮了外界作用對船舶的影響，并把其引入到相關計算中。在眾多文獻中，大多數(shù)是以靜態(tài)穩(wěn)性為計算公式，本文引用動態(tài)穩(wěn)性為破船的穩(wěn)性計算。 本文的實用價值是在臺風中能預測船舶的破船后的狀態(tài)，為船員和相關的管理人員提供相關信息，從而做出正確的決策。
