船舶破損進(jìn)水流量的解析解算法研究

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摘 要：目前，在研究船舶破損進(jìn)水流量計(jì)算時(shí)，通常使用流量差值迭代算法。然而，該算法的使用有一定的局限性，當(dāng)多艙破損進(jìn)水時(shí)，計(jì)算速度相對(duì)較慢，無法及時(shí)對(duì)船舶破損進(jìn)水量以及破損進(jìn)水后的姿態(tài)進(jìn)行判斷。為此，文章結(jié)合矩形艙室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了快速求解的解析解算法，并對(duì)該算法進(jìn)行了仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明該算法具有較高的快速性和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：船舶；破損流量；解析解；迭代

中圖分類號(hào)：U661 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）32-0114-02

Abstract： At present， the flow difference iteration algorithm is usually used in the study of ship damage inflow calculation. However， the use of this algorithm has some limitations， when the damaged multi-cabin water， the calculation speed is relatively slow， and it is unable to judge the water quantity of damaged ship and the posture of damaged water in time. Based on the characteristics of rectangular compartments， a fast analytical solution algorithm is established， and the simulation results show that the algorithm is fast and accurate.

Keywords： ship； damaged flow rate； analytical solution； iteration

1 概述

目前，在研究船舶破損進(jìn)水流量計(jì)算時(shí)，通常使用流量差值迭代算法。該算法的優(yōu)點(diǎn)在于可計(jì)算不規(guī)則形狀艙室的破損進(jìn)水流量，然而其缺點(diǎn)是，當(dāng)多艙破損進(jìn)水時(shí)，計(jì)算速度相對(duì)較慢，無法及時(shí)對(duì)船舶破損進(jìn)水量以及船舶破損進(jìn)水后的姿態(tài)進(jìn)行判斷，從而不能及時(shí)地為船舶破損之后的抗沉工作提供理論依據(jù)[1-2]。為此，有必要建立快速的求解算法。本文結(jié)合船舶上特別是大型船舶上矩形艙室相對(duì)較多的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立快速求解的解析解算法，并對(duì)該算法進(jìn)行了仿真計(jì)算驗(yàn)證。

2 解析解算法

進(jìn)水量差值迭代算法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)艙室的形狀沒有要求，具有普遍適應(yīng)性，但當(dāng)進(jìn)水艙室較多時(shí)計(jì)算量將非常大，勢(shì)必耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。船舶上有較多規(guī)則的矩形艙室，不需迭代算法，精確度高的解析算法便能快速求解[3-4]。

當(dāng)艙內(nèi)進(jìn)水與艙室前后橫向艙壁相交均為梯形截面的情況，可進(jìn)行解析求解。

某矩形艙室如圖1所示，艙內(nèi)的進(jìn)水體積為Vc，艙內(nèi)進(jìn)水體積與前后橫向艙壁相交于BEFC和B0E0F0C0，二者均為梯形。于是艙內(nèi)水線面與矩形艙室交點(diǎn)的問題轉(zhuǎn)換為求線段BE、B0E0、C0F0以及CF長(zhǎng)度的問題。

當(dāng)艙室進(jìn)水體積Vc確定時(shí)，上述線段長(zhǎng)度均是可快速解析求解的。

3 案例計(jì)算

某魚雷在某船近距離非接觸爆炸，破損的艙室為m1、m2和m3，如圖2所示。共有3個(gè)破口：破口1在m1的右舷艙壁上，破口2在平臺(tái)上，破口3在水密艙壁上，艙室m2和m3是規(guī)則的矩形艙室。

本節(jié)分別使用流量差值迭代算法和解析解算法，對(duì)某船進(jìn)水過程中的破口流量進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖3-4所示，其中橫坐標(biāo)為計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算所用的時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)為進(jìn)水艙室的滲透率，即進(jìn)水體積與艙室體積的百分比。

艙室m2和m3是矩形艙室，由圖3和圖4知，對(duì)比使用迭代算法與解析解算法，在保證計(jì)算準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，使用本文的解析解算法的仿真計(jì)算時(shí)間減少較多。

4 結(jié)束語

在計(jì)算艙室破口流量時(shí)，差值迭代算法是一個(gè)非常有效的方法。然而，當(dāng)多艙進(jìn)水時(shí)，使用該算法的計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，無法及時(shí)對(duì)船舶破損進(jìn)水量以及破損進(jìn)水后的姿態(tài)進(jìn)行判斷，從而不能為船舶破損之后的抗沉工作提供及時(shí)的理論依據(jù)。

為此本文在迭代算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合船舶上特別是大型船舶上，較多矩形艙室的特點(diǎn)，建立了快速求解的解析解算法，并對(duì)某船進(jìn)水過程進(jìn)行了仿真計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明本文建立的算法具有較好的精度，與迭代算法相比，計(jì)算速度提高較多。

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