[发明专利]一种应用概率的集装箱船垂向静水弯矩统计特性计算方法

说明书

本发明涉及一种应用概率的集装箱船垂向静水弯矩统计特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：按集装箱船布置图在船舶CAD软件中定义箱位，将舱内集装箱与舱盖上集装箱按纵向BAY位各自成组；设置每个BAY位的重量变化范围；在重量变化范围内任取若干随机数，随机分配给不同的BAY位，在船舶CAD软件中进行装载计算；统计装载计算结果，可得到该集装箱船静水弯矩统计特性数据。本发明针对集装箱船实际装载的非均箱装载特点，设计了一套更接近于实际配载的计算机模拟方法，用于研究集装箱船日常装载引起的垂向静水弯矩的变化规律。依据发明提供的技术方案统计得到的集装箱船垂向静水弯矩统计特性，更加接近真实情况。

技术领域

本发明涉及一种集装箱船垂向静水弯曲统计特性的确定方法，属于船舶结构安全性评估技术领域。

背景技术

IACS-UR S11A中，针对150米及以上的集装箱船，规定了不考虑砰击颤振效应的垂向弯曲极限强度要求，采用基于分项安全系数的可靠性衡准。其制定的理论背景是结构可靠性方法。但其中，对于集装箱船垂向静水弯矩的统计特性，目前缺少统一的计算方法。

设计阶段的静水弯矩计算由装载计算确定，营运阶段的静水弯矩计算由装载计算机计算确定。两者的计算原理相同。虽然静水弯矩的计算并不复杂，但由于实际装载货品(集装箱)的复杂性，实际装载量及其分布都可能变化，存在一定的不确定度。

通常，用于确定静水弯矩统计特征的计算方法有三类：数学规划法、计算机模拟法和统计资料法。其中，数学规划法和计算机模拟法结果的合理性与否取决于方法基于的理论假定。对于油船和散货船等装载均质货品而言，设计阶段和营运阶段的计算结果完全一致，可采用计算机模拟法。但对于集装箱船等装载散件货品而言，设计阶段只能按典型装载计算来确定限制未来安全装载的限定值，而实际营运阶段则通常在该设计限定值内进行实际的装载设计。

通常，采用概率的方法，将静水弯矩看成是一个随机变量，通过如下描述的计算机模拟方法来确定静水弯矩的统计特征。如以目标集装箱船船舯0.4L范围内的中拱静水弯矩设计值为基准，假定目标船各种装载等概率发生，则可根据装载手册中船舯0.4L范围内各中拱状态下的静水弯矩值进行统计，计算得到目标船船舯0.4L范围内静水弯矩均值和标准差与设计许用值的比率。将静水弯矩作为正态分布处理，可由此确定静水弯矩正态分布对应的均值及标准差。

以某18000TEU集装箱船和10000TEU集装箱船为例，按上述流程统计了船舯区域在装载手册各工况下的静水弯矩，结果如图1A及图1B所示。图1A中， 18000TEU集装箱船静水弯矩设计许用值是IACS-UR推导值或ABS规范值的1.14 倍；图1B中，10000TEU集装箱船静水弯矩设计许用值是IACS-UR推导值或ABS 规范值的1.11倍。

但对于集装箱船而言，设计阶段的装载手册计算都仅考虑均箱装载，而实际情况几乎不存在均箱装载，大多是非均箱装载。因此，上述常规做法是否能真正反映集装箱船静水弯矩的统计特性，存在很大的疑问。

发明内容

本发明的目的是：设计一套更接近于实际配载的计算机模拟流程，从而在设计阶段开展计算机模拟法来研究集装箱船静水弯矩的统计特征。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种应用概率的集装箱船垂向静水弯矩统计特性计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、按集装箱船布置图在船舶CAD软件中定义箱位，将舱内集装箱与舱盖上集装箱按纵向BAY位各自成组；

步骤2、按舱内底集装箱堆重要求以及舱盖上集装箱堆重要求，将舱内底集装箱堆重以及舱盖上集装箱堆重平均分配给对应的集装箱，按纵向BAY位包括的集装箱数量设置每个BAY位的重量变化范围；

步骤3、在步骤2设置的重量变化范围内任取若干随机数，随机分配给不同的BAY位，在船舶CAD软件中进行装载计算；