豪华邮轮耐波性衡准分析

章新智，王驰明，郭 昂

（1.厦船重工股份有限公司，福建 厦门 361026；2.中国船舰研究中心，江苏 无锡 214082）

0 引言

船舶耐波性衡准是指在船舶受到波浪扰动而产生运动的影响下，人员、船体或船舶上的系统（设备）能否进行作业、完成任务的极限指标。船舶耐波性是由许多基本的耐波性因素决定，通常包括六自由度的运动、线（角）速度及线（角）加速度，以及诸如甲板上浪、螺旋桨出水、船首砰击等耐波性事件和晕船率等。由于船舶耐波性衡准与船舶的任务、人员的素质及系统（设备）的功能有着直接联系，不同的任务要求不同的系统（设备）正常有效地工作。因此，很难对每一耐波性因素做出一个绝对统一的衡准，一般情况下船舶耐波性衡准的设置主要考虑船舶安全性、作战或作业使用性、适居性三个方面的因素。

1 风浪谱密度公式

考虑邮轮航区，采用海浪谱密度公式为 ITTC two parameter pectrum波谱:

2 不同规范资料船舶耐波性标准[1, 2]

1）中国船舶科学研究中心提出的耐波性衡准如表1所示。

表1 中国船舶科学研究中心耐波性衡准

2）北欧合作研究计划对船舶耐波性进行了综合考察，提出了预报船舶作业特性的基本耐波性衡准，如表2所示。

表2 北欧合作研究计划耐波性衡准

3）高性能船耐波性评估标准（表3）。

表3 国际标准话组织（ISO）卫生与安全委员会（HSC）船舶耐波性执行标准

3 实船分析

3.1 航区

本豪华邮轮主要航区为台湾海峡及东南亚地区。

台海峡水文气候特征[3]:台湾海峡冬季受蒙古高压南移及海峡狭管效应的影响，常形成持续强劲的东北风，当寒潮侵袭时，偏北大风可10级左右。每年10月至翌年2月，台湾海峡北部各月平均风速可达10m/s～12m/s，最大风速达40m/s，6级以上的大风频率可高达 50%，冬季的大风日数占全年的83%。每年的1月下旬至2月份的风力最大，平均风速可达22m/s（9级）。台湾海峡最多风浪涌浪向均为东北向，频率高达63%；东北季风支配着该期间海峡风浪、涌浪的分布及变化，加上海峡的狭管效应，造成东北季风期间海峡浪大涌高，平均波高1.9m，风浪周期一般在4s～5s之间，最大波高9.5m。春季平均风浪波高和涌浪波高均在 1.5m左右，是全年浪高最小的季节。

东南亚水文气候特征:马亚半岛南部和马来群岛大部分为热带雨林气候，终年高温多雨，降水类型为对流雨，中南半岛和菲律宾群岛北部为热带季风气候，每年6月至10月为雨季；11月到第二年5月是旱季。且冬季为东北风，夏季为西南风，水深25m～150m；浅滩暗礁较少；大部分时间风平浪静，利于航运。

3.2 豪华游轮主要参数

母型船参数为:总长218.00m；型宽27.90m；型深42.00m；设计吃水7.25m；排水量25473.80t。其3D模型如图1所示。

图1 邮轮3D模型

3.3 优化设计后船型及参数表

优化设计后，4种船型的首部形状分别如图2～图5所示，各船型参数如表4所示。

图2 船型1-现代豪华邮轮球鼻首

图3 船型2-融入小 水面球鼻首

图4 船型3-直首型球鼻首

图5 船型4-X型 球鼻首

表4 船型参数表

3.4 计算结果

1）有义波高和风浪关系。波谱表如表5所示。

表5 波谱表

2）监测点的分布图如图6所示。

图6 监测点分布图

3）分析方法和数据

以20kn的典型航速为例进行分析，航向以迎浪状态为基准，计算各船型监测点的加速度数值。晕船率计算公式为:

具体的分析数据如表6所示。

表6 4种船型的分析数据

4）邮轮横摇历程分析

4种船型的10°角释放横摇历程分别如图7～图10所示，横摇周期如表7所示。

图7 船型1

图9 船型3

图10 船型4

表7 横摇周期

4 结果分析

1）未安装任何减摇装置条件下，参考规范数值，设定分析标准固定航速下 20kn条件，给出不同船型、不同船舶位置处加速度值，有义波高为3.5m，航速20kn，迎浪条件下，以starboard和fore检测点为比较参考点，船型1晕船率百分数数值最大分别为0.691和14.776，船型4晕船率百分数数值最小分别为0.594和14.417，优化后各船型晕船率数值相差不大。有义波高为 1.5m，航速 20kn，迎浪条件下，以starboard和fore检测点为比较参考点，船型3晕船率百分数数值为0和0.001，其它船型数值均为0。

2）从表7中可以看出，未设计任何减摇装置时，船型1横摇周期为11.62s，船型2横摇周期为11.56s，船型3横摇周期为11.54s，船型4横摇周期为11.54s，表明船型1横摇性能较好，其它三种船型横摇周期计算值与船型1计算值比较相差甚小。如安装两对可收放减摇鳍（两对可收放减摇鳍，减摇百分数88%～93%；主动水箱，减摇百分数为 50%～62%；舭龙骨，减少百分数30%～40%），综合以上分析结果表明，优化后豪华邮轮船型均适合航行于台湾海峡航区，其最适合水文条件为:有义波高≤6.5m，风速≤35.1kts。目前各船型都在进一步设计优化中。

3）无论采用何种减摇措施，豪华邮轮营运均都需选择季节、航区等，以保证旅客的舒适度。

4）经过上述豪华邮轮的分析，结合经验和规范，提出豪华邮轮的耐波性标准（安装减摇装置后），具体如表8所示。

表8 邮轮耐波性标准

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