[发明专利]一种基于POT的破损船舶倾覆概率计算方法

摘要

本发明涉及一种基于POT的破损船舶倾覆概率计算方法，属于基于POT的破损船舶倾覆概率计算方法技术领域。包括以下步骤：1、破损船舶进水过程的时域计算；2、基于POT方法的横风横浪中破损船舶倾覆概率评估。本发明采用的POT方法的核心是根据阈值选用少量数据来分析处理，对样本中超过阈值的所有观测值建模，并对数据的尾部特征进行拟合，实现船舶安全性的快速评估。该方法可以辅助决策者在破损进水的紧要时刻快速决策和应急响应。

主权项

1.一种基于POT的破损船舶倾覆概率计算方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)、破损船舶进水过程的时域计算：/n根据船舶的不同破舱类型确定求解方法，第一类舱、第二类舱的进舱水和舷外水没有相互作用，采用增加重量法求解不同横倾角时的复原力矩；第二类舱存在进舱水与船体的相互作用，忽略液体晃荡的影响，假定舱内液体为准静态，只考虑自由液面对复原力矩的影响；第三类舱进舱水和舷外水存在相互作用，采用损失浮力法求解瞬时复原力矩，考虑到破损口处的进流/出流，选择合适的流系数来修正；针对进水舱室的不同情形应用伯努利方程，对破口流速时域内积分得破口流量，对每一时间步长的舱内进水量进行数值求解，得到进舱水对船体的倾斜力矩；/n2)、基于POT方法的横风横浪中破损船舶倾覆概率评估/n根据破损船舶的复原力矩曲线，结合风浪并存时单自由度横摇运动方程，不规则波采用不同振幅和相位的正弦波叠加而成；建立横风横浪中破损船舶的倾覆概率模型；由于波浪扰动力中绕射成分与横荡对横摇的耦合作用之间相互抵消，主要考虑Froude-Krylov部分的波浪激励力矩，在时域内瞬时湿表面上直接进行压力积分；利用四阶Runge-Kutta方法时域求解横风横浪中的横摇运动，采用POT方法对破损船舶时域横摇计算结果进行分析处理，快速模拟破损船舶在横风横浪中的倾覆，进而对破损船舶安全性进行快速评估；/n所述POT方法中的倾覆概率的计算公式如下(2)-(4)所示，根据一组已有的样本数据，这组样本数据可根据数值模拟或者模型试验得到，结合选定的阈值计算得到样本数据中超过阈值的概率λ₁，对于超过阈值的样本数据采用极值理论进行分析，得到倾覆发生的条件概率λ₂，最后根据公式(2)得到总的倾覆概率；/nλ＝λ₁·λ₂ (2)/n /n /n其中，λ为最终计算的倾覆概率，λ₁为横摇数据中超过阈值的概率；λ₂为超过阈值后发生倾覆的条件概率；φ_m0为设定阈值；φ_m2为失效准则；f_POT(φ)为用超过阈值的样本数据分析得到的概率分布密度；F_POT(φ)为相应的累积分布函数。/n