文档介绍：半潜船在风浪中的横摇运动分析
船舶在海上航行时由于风浪等因素，使船舶产生摇摆运动。
对船舶安全影响最为显著的是横摇、纵摇和垂荡运动，较之纵摇和垂荡，横摇对船舶安全产生的影响最大。
半潜船是专及作用
的海域等因素有关。因此，寻找描述这一阶段海浪的波能谱公式
是相当复杂和困难的。第二阶段为海浪的充分发展阶段，风持续
作用于海面，当能量传递与能量消失达到平衡状态，波浪渐趋稳
定。由于这一阶段波浪能量达到一定值，其统计特征基本上不随
着时间变化，目前大多数波能谱公式是适用于充分发展海浪。
海浪谱公式通常分为单一方向传播的长峰波谱和各个方向
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传播的短峰波谱这两种。长峰波是沿单一方向传播的波浪。即由
传播方向相同的一系列单元规则波叠加而成的二维不规则波。自然界中没有真正的长峰波存在，只有涌比较接近。短峰波它是由不同方向的长峰波组成的波浪，是三维不规则波。短峰波波峰较尖，波峰线短，波形比较杂乱。短峰不规则波除了具有不同频率
的组成波外，还具有不同方向的组成波。因此短峰波通常也被称为三维波或方向波。虽然实际海况更接近于三维波，然而由于受技术和试验设备的限制，船舶在波浪的运动性能都还集中在规则波模拟和以海浪规则波叠加原理为基础的长峰不规则波模拟这
样一个水平进行评估，且本文主要分析正横浪对半潜船的作用，因此采用了单一方向传播的长峰波谱公式。这类波谱公式包括：
纽曼波能谱、 P-M 单参数谱、 Bretschneider 双参数谱、 *****S 谱等。本文采用 P-M 单参数谱，它适用于充分发展的海浪。
不规则波中的线性横摇
当船舶做微幅横摇时，可认定阻尼力矩与横摇角速度成线性关系，恢复力矩与横摇角成线性关系基于这种假设，横摇运动可用常系数线性微分方程表示。为使得结果更接近现实，计算在不规则波浪的条件下进行的。由于实际海浪是极不规则的随机过程，
因此船舶在不规则的波浪上的摇荡也是不规则的随机过程。它的摇荡振幅、周期等运动特征值已不再是常数，而是在很大范围内变化的随机变量。在线性假设下，可应用叠加原理，认为船在不
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规则波中的摇荡是由无数不同频率的规则波各自线性变化所得
的相应不同频率的规则横荡分量叠加。这样可以应用谱分析法研
究在不规则波中的摇荡运动的特性。
根据所求的横摇角能谱，用积分法计算计算横摇角能谱的面
积，然后求出横摇统计特征值。
船舶非线性横摇
当横摇角比较大时，线性横摇中的叠加原理不再适用，复原力矩非线性以及阻尼力矩呈现非线性变化，因此，对于大倾角横摇的计算应采用非线性理论。船舶在不规则波浪中作大角度横摇时，要求解非线性横摇运动，原则上是可解的，但是计算工作量
大，因此本文采用图谱来估算横摇角。图解法基于谱分析法，并假设横摇角的分布仍然属于正态分布。具体方法见参照李积德《船舶耐波性》。
算例验证
自