高海况下无人水下航行器的横摇运动分析

为明确高海况下海况等级对无人水下航行器横摇运动的影响,得出满足某型无人水下航行器安全回收的海况条件,对高海况下无人水下航行器的横摇运动进行分析。运用频率响应法,分别在4级、5级和6级海况下，根据海浪谱密度函数和该型航行器的横摇频率响应函数,求得其横摇运动谱密度函数。再运用公式推导,得到其横摇运动的时域函数。使用MATLAB仿真软件对该型航行器进行横摇运动仿真,得到3种海况条件下，其横摇运动的时域函数图像,并验证仿真结果的准确性。仿真结论:高海况下的海况等级对无人水下航行器的横摇幅度有较大影响,满足其安全回收的海况条件为5级海况。     

豪华邮轮耐波性及救生艇砰击载荷特性研究

利用基于三维势流理论的Wasim软件,系统研究了在不同海况下大型豪华邮轮的耐波性能及作用在救生艇上的砰击载荷。首先计算豪华邮轮在规则波和不规则波中的运动响应,分析航速、浪向和海况对豪华邮轮运动响应的影响规律,然后计算救生艇在不同海况下砰击载荷的变化规律,根据变化规律评估救生艇在实际航行中的安全性。结果表明：豪华邮轮运动响应幅值随着航速和海况的增大整体呈增大趋势,规则波中横摇运动响应幅值在浪向90°时最大;当豪华邮轮处于4级和6级海况时救生艇不发生砰击;当豪华邮轮处于8级海况且航速大于10.29 m/s时救生艇发生砰击,为保证救生艇的安全,邮轮应避免在浪向120°和浪向150°下航行,此时建议邮轮以低于12.35 m/s的航速迎浪180°航行。     

星载高级合成孔径雷达波模式算法及其反演数据精度验证

搭载在欧洲环境卫星(ENVISAT)上的高级合成孔径雷达(Advanced Synthetic Aperture Radar,ASAR)二级波模式数据提供了诸多海浪信息包括有效波高、波向、波长和二维海浪谱等,在海浪预报模式中具有重要作用。本文拟利用浮标观测数据对ASAR波模式算法及其反演数据精度进行对比验证。由于SAR卫星在海面的特殊成像机制,不同海况下会有不同的测量结果,通过与美国国家浮标中心(NDBC)的浮标数据对比,显示ASAR有效波高在高海况下低估和在低海况下高估的现象,在中等海况下的测量结果较优。通过研究ASAR数据集中对应的海浪谱,按照能量与方向分布可分为四种类型:单一方向海浪谱(Ⅰ类谱),180°方向模糊海浪谱(Ⅱ类谱),海浪两个方向且能量分布杂乱(Ⅲ类谱),多个传播方向且谱型杂乱海浪谱(Ⅳ类谱)。探究在不同类型下的海浪参数的精度,结果表明在单一波向正常海浪谱情况下,有效波高、波向与浮标数据一致性较好,存在180°方向模糊的对称海浪谱仅有效波高精度较高,谱型杂乱的海浪谱海浪有效波高和波向反演结果均较差。     

台风海况下半潜式钻井平台动力性能监测与分析

半潜式钻井平台在海洋油气资源开发中发挥着重要作用,目前主要采用模型试验和数值模拟方法对其动力性能进行研究,非常缺乏台风等极端海况下半潜式平台动力响应的实海域监测数据。以某半潜式钻井平台为研究对象,构建了一套比较完善的平台动力性能监测系统,并对台风“杜苏芮”过境阶段的监测数据进行了分析。根据平台艏部气隙及运动监测数据推算了平台吃水及环境波高;采用随机波浪的统计分析方法,计算得到短期海况的有效波高、谱峰周期、能量谱等信息,通过与多种典型海浪谱对比发现Jonswap谱与所测波谱吻合较好;对平台的横摇、纵摇及垂荡运动进行了时域统计分析和频域谱分析,得到了台风海况下被测平台波频运动的实际响应特征,对于指导平台抗台作业具有重要意义。     

半潜式平台垂向运动低频响应特性

对半潜式平台垂向运动性能(包括垂荡、横摇和纵摇)进行数值计算分析。与模型试验结果的比较表明,对于半潜式平台这类由柱体组成的结构物进行水动力数值预报,忽略粘性力作用会使得低频运动响应计算结果产生偏差,需要应用三维势流理论和Morison公式相结合的方法。横摇和纵摇运动固有频率均低于波浪频率,在波浪慢漂力作用下会出现显著低频运动响应。垂荡运动是否出现低频响应则与所处海况联系紧密。     

一个深海定常风生流模式

基于一定的实测资料,假定了深海垂直湍流系数的垂直分布。此基础上,从简化的动量方程中求得了定常风生流流速解,其主要结果是:(1)在中等海况下,表层风生流的右偏角约为24°;(2)对于弱海况,表层流大小与海面风速几乎成线性关系,而在高海况下要缓慢得多;(3)强海况下,有明显的逆风流,而在弱海况下,几乎不存在逆风流。     

船体对海流观测影响的初步分析

锚泊船只在受到海流、风、海浪等外力作用时其运动规律是很复杂的。大体有下列几种运动:船只绕锚定点的回转运动;绕锚链孔的旋转运动;摇艏运动;纵横向摇摆;升沉运动等。这些运动以各种方式影响测流结果。另外流体绕流现象改变了船只周围的流态,船体磁场对海流计的流向传感器也有影响。一般从事海洋调查的人员,对这些情况是很熟悉的,应当设法消除或减少这些影响。我们的实验表明即使在风平浪静的2～3级海况,这些影响也不容忽视,这时的流速误差可达20％之多;流向误差可达±10°。在实验中我们观测了船艏向,锚链的方位角及入水角参数的时间变化,并作了这些因素对海流测量影响的初步分析。     

FPSO纵摇运动预报研究

FPSO船体姿态运动(纵摇和横摇)会对FPSO与穿梭油轮的靠泊、FPSO上直升机的起降、海上的补给等作业可能造成严重的影响。如能实现在一定时间内对FPSO船体姿态运动进行预报,则可大大提高这些作业的安全性和高效性。用AR(p)模型拟合FPSO纵摇运动,然后运用AR(p)模型的线性最小方差预报法进行预报,预报实例中用到的数据来自模型试验。结果表明,用时间序列法对FPSO纵摇运动进行极短期预报具有一定的精度和较小的计算量。     

第五讲 船舶运动性能是优选航线的重要依据

前面已经谈到,海洋水文气象条件是航行安全和经济航运的重要保证。在海洋环境中,船会遇到风、浪、流引起的阻力,也会发生遥摆砰击,结果往往导致航行失速、结构损伤,甚至造成严重的海难。而且,不同类型的船,即使在相同的海况条件下,呈现的运动状态也很不相同,所以在优选航线过程中不能忽视船舶本身的运动性能。 船的摇摆和砰击 船的摇摆包含6个方面的自由度: 1.横摇──围绕船的纵轴（由船头至船尾方向）所作的运动; 2.纵摇──围绕船的横轴所作的运动; 3.垂荡──船在垂直方向上的运动; 4.偏航──船体围绕垂直轴向的运动; 5.横飘──船体侧向运动。 6.前冲──船体纵向运动。 船的摇摆运动可用波动定律来描述,类似复合摆的运动,由简谐分析求得横摇和纵摇的     

不规则波下船舶运动响应特征数值分析

针对不规则波浪作用下Wigley型船的运动响应问题进行了系统的研究,采用统计学方法深入探讨了船舶不规则运动幅值和响应周期的分布规律,并通过傅里叶变换对船舶运动响应进行了频谱特征分析。结果表明,船舶横摇方向与升沉和纵摇方向随机运动的响应特征有显著差异。在升沉与纵摇方向,波浪谱峰频率远离自振频率,前十分之一大振幅运动对应周期离散性较小,基本稳定在波浪谱峰周期附近,但小振幅运动周期分布离散性较大,频谱分析指出船舶升沉与纵摇运动响应频谱在波浪谱峰频率附近出现明显峰值。而在横摇方向,波浪谱峰频率与自振频率相耦合,不同振幅的横摇运动响应周期均稳定在自振周期附近,且周期离散性较小,频谱分析也表明横摇运动响应频谱主要集中于船舶运动自振频率附近。     

应用谱分析方法分析预报南沙海区冬季大风

利用(1989年11月一1999年3月)冬季北半球500hPa候平均高度资料，分析了南沙海区冬季大风(简称为南沙冬季大风)与北半球中、高纬西风带中的超长波、长波活动的关系。结果表明：中、高纬强冷空气爆发南下是造成南沙冬季大风的最主要原因；当中、高纬的角动量输送达到一定数值后，伴随南沙海区会出现一次大风过程，在南沙冬季大风出现前期，偏高纬度的角动量有一次同步向北输送过程，使中、高纬西风增强，结果还表明：纬向扰动动能大多集中在超长波段内，经向扰动动能随纬度的不同主要集中在2—6波波段内。文中在这一基础上分析得出南沙冬季大风的预报指标.     

海岸线变化速率的灰关联分析方法研究

海岸线的变化是一个复杂的灰色过程,了解海岸线的变化特征、变化过程和变化趋势,对促进海岸带的管理起着重要作用。针对海岸线历史数据的有限性和变化过程的灰色性,介绍了海岸线变化速率计算方法及其意义,以及灰关联分析方法的基本原理,提出了海岸线变化速率灰关联分析模式的基本步骤,分析了泉州古浮澳的海岸线变化情况。     

基于偏离-份额分析法的江苏海洋产业结构分析

一个地区的经济增速很大程度上取决于当地的产业结构,同理海洋产业的增值原动力也来源于海洋支柱产业。支柱产业是一个区域的发展根本,对相应产业进行结构调整,使其更加合理,才能保持海洋经济的持续增长。因此,文章的研究目的在于分析江苏省近几年的四大海洋支柱产业结构,在此基础上根据江苏省独特的海洋经济状况,为江苏的海洋支柱产业发展提供一些建议,将滨海旅游业、海洋船舶业、海洋交通业、海洋渔业这4个支柱产业继续深挖潜力,提升竞争力,让良好的产业基础发挥优势。     

聚类分析在海洋产业分析中的应用

聚类分析是多元统计分析中的一种方法,是将数学引入分类学形成的,比以前仅凭经验及专业知识进行分类更为科学、适用.用聚类分析方法分析研究沿海地区海洋产业状况是较高层次统计知识的运用,也是对数据挖掘技术的一种探索性研究.本文仅从产值的角度考虑地区海洋经济实力的状况,是利用聚类分析方法、借助海洋经济统计数据对地区海洋经济的实证研究.     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

东海黑潮混沌特征的数值分析

以英国 OCCAM(The Ocean Circulation and Climate Advanced Modeling Project)全球环流模式的 1 994年计算结果作为初始场和边界条件 ,用 POM模式 ,对东中国海黑潮季节变化进行了数值模拟 ,特别注意了海水运动的混沌特点和质点移动轨迹。研究结果表明 :东海黑潮区地形引起的黑潮流剪切是导致混沌的主要原因 ;东海黑潮区混沌运动有明显的季节变化 ;黑潮主轴区基本是输运的屏障区。     

Analysis of the Voyager storm

We analyse the wind and wave conditions present in the Mediterranean Sea at the time and location when the cruise ship Voyager was reportedly hit by one or more big waves and suffered substantial damage. The analysis is done using wind and wave modelling supported by satellite and buoy wind and wave data. Granted the hindcast of the storm, we also analyse the local conditions for the possibility of freak waves.     

基于因子分析和BP神经网络的海洋平台拖航风险分析

以某海上石油拖航服务作业为例,依据风险事故树,对影响海上拖航过程风险因素的风险值进行计算和相关性分析,确定拖航作业风险指标;将120组拖船作业记录划分为训练样本集(90组)和测试样本集(30组),针对海上拖航作业提出一套基于因子分析法和BP神经网络相结合的风险辨识方法,网络训练性能证明模型效果显著,对海上拖航作业风险控制具有指导意义。