[发明专利]一种基于波浪遭遇周期的波浪富裕深度计算方法

权利要求书

1.一种基于波浪遭遇周期的波浪富裕深度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：确定船舶尺度参数，确定船长L_PP、船宽B、满载吃水D尺度参数；

步骤二：确定船舶固有周期，确定船舶垂荡T_Z、纵摇固有周期所述步骤二通过公式1和公式2计算确定，所述公式1为

所述公式2为

式中：D为满载吃水，A_W为水线面面积，为排水体积，C_B为方形系数，C_WP为水线面系数，C_VP为垂向菱形系数；

步骤三：确定波浪设计要素，包括有效波高H_S、谱峰周期T_P、波向角和波长λ，其中波长λ可以通过线性色散关系迭代求解；

步骤四：确定船舶与波浪的关系，其关系为船浪夹角ψ，所述船浪夹角ψ通过公式3确定，所述公式3为

式中：v为船舶航行方向角，取值为航行方向与正北方的矢量角；

步骤五：计算波浪遭遇周期T_e，波浪遭遇周期为航行船舶遭遇波浪相邻的两个相同相位点的时间间隔，其计算通过公式4确定，所述公式4为

式中：C为波速(m/s)，V_k为船速(m/s)；

步骤六：利用包络线法确定对应工况下的龙骨下沉量响应振幅算子，所述包络线法包括：查图法和公式法两种方式；其中，包络线法中的公式法的计算方法为公式7，所述公式7为

式中，α为逻辑曲线的最大值，值域范围为0～α；β为逻辑曲线的斜率，β越大，坡度越陡；τ为波浪遭遇周期，τ₀决定逻辑曲线中值横坐标的位置，δ_τ(A)是一个狄拉克函数，当τ∈A(A＝(0，+∞))时，δ_τ(A)＝1，否则为0，γ_j和μ_j为待定系数，τ_Nj为船舶垂荡和纵摇的固有周期；

包络线法中的查图法的使用步骤为首先确定波浪遭遇周期，然后对应船型的RAO包络线图中由横坐标向上做垂线，找到与对应工况波浪遭遇周期的交点，交点向左作水平线，读出龙骨下沉量响应振幅算子值Z_K/H_S；

步骤七：计算纵摇最不利情况下龙骨下最大下沉量Z_K，其中，步骤六中所求的龙骨下沉量响应振幅算子RAO乘以有效波高H_S，得出纵摇最不利情况下龙骨下最大下沉量Z_K；

步骤八：计算最大横摇角θ_mj，其计算通过公式5确定，所述公式5为

公式5中:ψ_p＝90°；

步骤九：计算横摇最不利情况下舭龙骨处最大下沉量Z_BK；当横摇为最不利情况时，船底两侧舭龙骨处下沉量达到最大，得到公式8，公式8的计算式为

步骤十：取较大者为波浪富裕深度(Z₂)_ψj，比较龙骨下沉量Z_K和舭龙骨最大下沉量Z_BK，取两者之间较大者为波浪富裕深度其计算通过公式6确定，所述公式6为

步骤十一：当船浪夹角不唯一时，计算所有船浪夹角对应的波浪富裕深度(Z₂)_ψj，取其中最大者为最终波浪富裕深度Z₂。