基于概率的油船破损和剩余强度预报

万乐天

（中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所， 湖北 宜昌 443003）

引言

油船破损的位置和程度存在一定的不确定性和随机性，由对结构破坏的程度和分布情况概率统计分析工作的展望，船舶航行途中，通过相关事故的记录和统计学分析，可以初步预估船体外部结构可能发生的破损状态，对于液化石油气、危化品运输经济性和安全性有重要意义[1]。

1 计算破损概率

1.1 碰撞

由MARPOL国际公约相关规定[2]：纵向破损概率：

垂向破损概率：

横向区域破损概率：

式中：Xa、Xf分别为损伤区域最后及最前一点离船艉距离；PSa、PSf分别为破损区域位于后及前部概率，L为船长；PS1、PSu、PSy分别为破损区域位于油舱下、上及外部的概率[3]。

令破损舱室最低点与船底板间横向距离为y，为破损宽度为BS，则当时，其取值计算如下式：

1.2 搁浅

纵向破损概率：

横向破损概率：

垂向区域破损概率：

式中：PBa、PBf分别为破损区域位于后及前部概率；PBp、PBs、PBz分别为破损区域位于油舱左、右及下部的概率。

令最低点与底板垂向距离为z，破损高度为DS，则当，时，参数取值为：

2 模型建立

破损时，事故假设发生在船中部几何对称中心，本文采用如图1所示破损范围做位置假设。

图1 破损假设模型

3 破损概率评估

图2 纵向损伤程度累积概率分布

图3 垂向横向损伤程度累积概率分布

图4 横向垂向损伤程度累积概率分布

4 破损强度预报

Choung[5]等给出了该船型的破损极限强度预报公式：

船体的相似性计算见表1。

可见，本文所计算的某型油船与参考船型在大尺度上几乎一致，计算公式中的系数分布如表2所示，基于HCSR协调共同规范的破损程度已知，利用上述公式进行预报。

表1 相似船型

表2 破损工况下的系数a

概率预报两种工况剩余强度比值分别为0.910、0.899，对比计算前期有限元计算结果[5]如表3所示：

表3 计算结果分析

可知，本文假设母型船破损概率预报公式和数值仿真结果误差在可接受范围内，计算节省大量时间，证明了计算结果的可靠性。

5 结论

基于协调共同规范，对某型油船破损强度进行了分析及预报，结果表明，非线性有限元结果与该型预报公式计算结果相差很小，得出了以下结论：

1）累积概率曲线可以较为快速地给出基于概率方法的强度预报，为船舶航行决策提供参考依据；

2）船体破损剩余强度预报相对于有限元方法计算效率较高且准确可靠。