一种液货船配载仪中船舶破损GZ曲线计算方法技术

本发明专利技术公开了一种液货船配载仪中船舶破损GZ曲线计算方法，包括如下步骤：建立坐标系；建立船舶平衡方程组；简化雅克比系数矩阵；判断是否满足平衡条件；采用牛顿迭代计算求解平衡方程组；进行第i次迭代求解平衡方程组。相比于“离线插值法”依赖于船舶装载手册，局限性较大，只能计算船舶纵倾角较小的时候，当吃水差超过装载手册给定范围的时候，计算误差会增大；本发明专利技术以船舶3D数据为基础直接计算，不依赖于装载手册，适用于船舶任意浮态，普适性较好。本发明专利技术相比于“实时计算法”，用长方形代替船舶水线面，减少雅克比系数矩阵的计算量，只需计算出船舶任意浮态下的排水体积及浮心，程序健壮稳定，编程实现简单。本发明专利技术收敛速度更快。快。快。

【技术实现步骤摘要】
一种液货船配载仪中船舶破损GZ曲线计算方法


[0001]本专利技术属于船舶性能计算领域，特别是一种液货船配载仪中船舶破损GZ曲线计算方法。

技术介绍

[0002]如图1所示，船舶GZ曲线是指船舶某装载状况下在各个横倾角度下(0
°
、5
°
、10
°
、20
°
、30
°
、40
°
、50
°
、60
°
及70
°
)船舶重力作用线与浮力作用线之间的距离所连成的曲线。船舶GZ曲线是船舶破舱稳性计算的重要组成部分，是船舶安全航行的重要前提。
[0003]目前船舶GZ曲线计算的方法大体包括以下类别：
[0004]第一类是依靠船舶静水力资料计算的“离线插值法”，船舶大副进行手动计算时经常采用此种方法，该方法的基本路线是：设X
B
为船舶浮心纵向坐标，X
F
为水线面漂心纵向坐标，MTC为每厘米纵倾力矩，为纵倾角，T为船中吃水，W为船舶总载重量，P
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液货船配载仪中船舶破损GZ曲线计算方法，其特征在于：包括如下步骤：A、建立坐标系采用左手坐标系，建立船体坐标系oxyz，原点选在船舶基平面、中横剖面和中纵剖面的交点上；规定x轴指向船艏为正，y轴指向右舷为正，z轴向上为正；B、建立船舶平衡方程组船舶破损进水后的稳定状态需要满足2个条件，即：重力和浮力相等、重心和浮心在一条直线上，具体公式如下：式中，ρ为海水密度，V为船舶排水体积，Δ为船舶排水量，x
B
、y
B
、z
B
分别为船舶浮心纵向、横向及垂向坐标，x
G
、y
G
、z
G
分别为船舶重心纵向、横向及垂向坐标，θ为船舶横倾角，为船舶纵倾角；C、简化雅克比系数矩阵对于步骤B建立的如下平衡方程组：引入向量表示如下：式中，T为船中吃水；使用牛顿迭代法得到线性化方程：式中，δT为船中吃水改变量、为船舶纵倾角正切值改变量，为雅克比系数矩阵；根据船舶静力学原理，各偏导数计算公式为：
则最终雅可比系数矩阵为：式中，S为船舶倾斜水线面在基平面的投影面积，x
F
、y
F
、z
F
分别为水线面漂心的纵向、横向及垂向坐标，I
xF
、I
yF
、I
xyF
分别为水线面对过漂心平行于x、y轴的惯性矩和惯性积，令用长边为船舶总长度L、短边为船舶总宽度B的长方形代替水线面的投影，根据长方形的对称性，则有如下公式：的对称性，则有如下公式：的对称性，则有如下公式：雅克比系数矩阵则简化为：式中，长方形面积S＝LB，则最终简化后雅克比系数矩阵为：
D、判断是否满足平衡条件给定船舶初始船中吃水T0、横倾角θ0及纵倾角判断平衡方程组是否满足平衡条件，即判断总载重量和排水量是否相等、重心和浮心是否在同一条垂线上，具体公式如下：如果不满足，则转步骤E；如果满足，则采用纵向梯形积分法计算当前浮态下的船舶排水量V0、浮心纵向坐标x
B0
、浮心横向坐标y
B0
、浮心垂向坐标z
B0
，计算公式为：式中，A0为船长方向x处横剖面的面积，x
F0
、y
F0
、z
F0
分别为船长方向x处横剖面质心纵向坐标、横向坐标及垂向坐标；并按如下公式计算GZ0，输出结果，结束；GZ0＝(y
B0
‑
y
G
)cosθ+(z
B0
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春雷，黄连忠，孙霄峰，尹勇，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：