(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211400451.5 (22)申请日 2022.11.09 (71)申请人 上海船舶研究设计院 地址 201203 上海市浦东 新区祖冲之 路 2633号 (72)发明人 陆红干　 (74)专利代理 机构 上海远同律师事务所 313 07 专利代理师 刘必榕 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/16(2006.01) B63B 79/20(2020.01) B63B 79/30(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于克林吊起重船波浪 载荷直接预报方法， 其包括以下步骤： 建立水动 力网格模型， 建立具有全船重量分布的质量模 型， 通过分析计算， 在规则波下， 得到速度势； 采 用偏移质量方法得到克林吊上的重物的虚拟质 量惯性矩； 改写质量矩阵方程； 通过计算水动力 得到惯性内载荷， 并计算出质量段前端剖面的波 浪弯矩和波浪剪力以及船舶运动和载荷的频率 响应函数； 通过设定短期海况和波浪谱， 得到响 应谱， 使用谱分析方法对响应谱进行短期预报； 再根据每个短期海况在长寿命周期内的概率分 布， 得到船体结构 的长期载荷极值预报。 本发明 成功得到了克林吊起重船正确的波浪载荷； 同样 可解决具有多个克林吊起重船的波浪载荷预报 问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115544671 A 2022.12.30 CN 115544671 A 1.一种用于克 林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特 征在于， 其包括以下步骤： 步骤1， 建立水动力网格模型， 建立具有全船重量分布的质量模型， 通过分析计算， 在规 则波下， 得到 速度势； 步骤2， 采用偏移质量方法得到克 林吊上的船长范围外 重物的虚拟质量惯性矩； 步骤3， 改写质量矩阵方程； 首先去除超出船长范围以外的重量分布， 在与船体相连的 单点基座处加入重物的虚拟重量； 在船长范围内某个剖面的质量矩阵可写为： 其中， Mai为在船长范围内分布的点质量， M为虚拟质量点， m为船长范围内分布的质量点的个 数； Xref＝Xpou‑XG， 其中， Xpou为该剖面某点质量的X坐标， XG为全船重心的X坐标； Yref＝Ypou‑YG， 其中： Ypou为该剖面某点质量Y坐标， YG为全船重心的Y坐标； Zref＝Zpou‑ZG， 其中： Zpou为该剖面某点质量Z坐标， ZG为全船重心的Z坐标； 其中， I’45， I’56， I’46较小， 可以忽略为0； 其中： R’x为重物重心到整船重心x轴的距离， R ’y为重物重心到整船重心y轴的距离， R ’z 为重物重心到整船重心z轴的距离； 步骤4、 根据改写的质量矩阵方程， 通过计算水动力得到惯性内载荷， 并计算出质量段 前端剖面的波浪弯 矩和波浪剪力以及船舶运动和载荷的频率响应函数； 步骤5、 根据得到的船舶运动和载荷的频率响应函数、 波浪弯矩和波浪剪力， 通过设定 短期海况和波浪谱， 得到 响应谱， 使用谱分析方法对响应谱进 行短期预报； 再根据每个短期 海况在长寿命周期内的概 率分布， 得到船体结构的长期载荷极值预报。 2.如权利要求1所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤1 中， 规则波的计算公式为： ζ ＝ζacos(kx‑ωt)； 其中： ζ 为波面升高； ζa为波幅； k 为波数； ω为圆频率。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544671 A 23.如权利要求2所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤1 中， 规则波的速度势为： 其中： g为重力加速度， z为垂向位置 。 4.如权利要求1所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤2 中， 其中， 偏移质量方法具体为： 将位于克林吊上船长范围外的重物重量， 偏移至克林吊与 船体相连的单点基座处， 使重物的重量位于船长范围之内； 根据静力平衡方法计算得到重 物对于船体重心轴的虚拟质量惯性矩为MR ’2； 其中， M为重物质量， R ’为重物重心到整船重 心轴的距离 。 5.如权利要求4所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤3 中， 质量段如果 不包含基座支点， 则质量段质量惯性矩不计入虚拟质量 点的质量惯性矩。 6.如权利要求4所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤3 中， 如果克林吊起重船有多个克林吊， 则按照质量偏移法， 重写质量矩阵后进 行波浪载荷计 算。 7.如权利要求1所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤4 中， 水动力计算使用船舶运动方程， 船舶运动方程的公式为： 其中： Mjk为广义质量矩阵项， 为 步骤2得到质量矩阵； Ajk,Bjk,Cjk分别为第k个自由度的运动引起的第j个自由度的附加质量系数、 阻尼系数、 回复力系数， 统称为水动力系数； Fj为船体在第j个自由度方向所受的波浪力； ηk， 分别为第k个自由度运动的位移、 速度和 加速度。 8.如权利要求7所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤4 中， 计算船舶运动和载荷的频率响应函数的方法为： 在 波浪遭遇频率的完整频率范围内， 取 20～30个频率， 在 整个浪向范围内选取若干个浪向， 对于每个浪向和频率组合， 进 行规则波 运动响应 计算， 可以得到船舶运动和载荷的频率响应函数。 9.如权利要求8所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤4 中， 通过作用在船体上 的惯性力及流体动力， 可求出质量段前端剖面的波浪弯矩和波浪剪 力。 10.如权利要求1所述的用于克林吊起重船波浪载荷直接预报方法， 其特征在于， 步骤5 中， 响应谱SR(ω)与波浪谱Sζ(ω)之间的关系为： SR(ω)＝RAO(ω)2·Sζ(ω)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544671 A 3