[发明专利]船舶运动响应计算方法和装置

说明书

本发明提供了一种船舶运动响应计算方法和装置，涉及船舶运动预报的技术领域，该方法包括获取给定船体的计算位置，以及计算位置对应的运动响应，在预先存储的函数库中查找当前海浪工况条件下运动响应的传递函数；根据传递函数，以及预先存储的方向扩散函数计算浪向综合传递函数；基于浪向综合传递函数和预先存储的海浪谱计算运动响应对应的响应谱距；输出响应谱距的运动响应列表。本发明提供的船舶运动响应计算方法和装置，简化了计算流程，提高了运算效率，有助于快速评估船舶在海浪中各运动幅度大小以及运动快慢程度等，进而对船舶方案设计、海上作业决策提供支撑。

技术领域

本发明涉及船舶运动预报领域，尤其是涉及一种船舶运动响应计算方法和装置。

背景技术

船舶在海上航行或作业时，由于受到波浪扰动的影响，会产生六自由度摇荡等运动响应。目前，为了改善这种影响，工程上通常采用传递函数结合海浪谱的方法进行运动响应预报，由于短峰海浪能考虑到海浪多方向传播的特点，被广泛应用于预报中。

现有利用短峰海浪谱进行运动响应预报的技术中，考虑到短峰海浪谱是海浪频率和传播方向两个变量的函数，如果需要预报的响应位置或者海浪条件较多，则需进行大量的数值运算，费时费力，计算效率非常低。

针对上述船舶运动响应预报中数值运算量大，计算效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种船舶运动响应计算方法和装置，以缓解上述船舶运动预报中数值运算量大，计算效率低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种船舶运动响应计算方法，该方法包括获取给定船体的计算位置，以及计算位置对应的运动响应，在预先存储的函数库中查找当前海浪工况条件下，运动响应的传递函数；其中，运动响应包括运动幅度和运动参数；根据传递函数，以及预先存储的方向扩散函数计算浪向综合传递函数；基于浪向综合传递函数和预先存储的海浪谱计算运动响应对应的响应谱距；输出响应谱距的运动响应列表。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述运动响应的传递函数为基于波浪圆频率和方向夹角的传递函数；上述根据传递函数，以及预先存储的方向扩散函数计算浪向综合传递函数的步骤包括：获取当前海浪工况条件下的方向夹角，根据方向夹角计算方向扩散函数，其中，方向夹角为波浪方向与主浪向的夹角；根据传递函数和方向扩散函数计算浪向综合传递函数，浪向综合传递函数表示为：其中，RAO(ω,θ)为传递函数，D(θ)为方向扩散函数，ω为波浪圆频率，θ为方向夹角。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述基于浪向综合传递函数和预先存储的海浪谱计算运动响应对应的响应谱距的步骤包括：获取预先存储的海浪谱，海浪谱为短峰海浪谱；基于波浪圆频率和方向夹角对短峰海浪谱进行变量变换，生成基于长峰海浪谱和方向扩散函数的变量分离海浪谱，变换后的短峰海浪谱表示为：S(ω,θ)＝S(ω)·D(θ)，其中，ω为波浪圆频率，θ为方向夹角，S(ω,θ)为短峰海浪谱，S(ω)为长峰海浪谱，D(θ)为方向扩散函数，提取长峰海浪谱；根据长峰海浪谱和浪向综合传递函数计算运动响应对应的响应谱距。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述根据长峰海浪谱和浪向综合传递函数计算运动响应对应的响应谱距的步骤包括：通过将浪向综合传递函数和长峰海浪谱对波浪圆频率进行单重积分，计算运动响应对应的响应谱距，响应谱距表示为：其中，m_n代表响应谱距的n阶谱矩；ω_max为积分上限；ω_min为积分下限。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，输出响应谱距的运动响应列表的步骤包括：根据响应谱距计算当前计算位置下，运动响应的均方差和/或响应周期；输出包含均方差和/或响应周期的运动响应列表。