全回转推进船舶操纵性评估指南

全回转推进船舶操纵性及横摇稳性评估指南

1. 一般要求

• 适用范围：本指南适用于全回转推进船舶在深水、平静、无限开阔水域的操纵性及操纵过程的横摇稳性评估，暂不考虑风、浪、流、浅水及岸壁效应等因素的影响。仅考虑正常操纵工况，不考虑推进装置故障或紧急避险引发的应急操纵工况。
• 定义：明确了全回转推进船舶、单自由度横摇运动模型、四自由度操纵运动模型、计算流体力学（CFD）方法、水池试验、相似船舶等术语的定义。
• 符合性声明：按照本指南进行评估，经申请认可，可签发符合性证明。
• 图纸资料：评估时需提交全回转推进船舶操纵性评估报告，并备查型线图、总布置图、推进装置图、船舶静水力计算书、完整稳性计算书、水池试验报告等。

2. 评估方法

• 单自由度横摇运动评估：仅考虑横摇单自由度运动，适用于快速评估横摇稳性。给出了横摇运动方程、惯性矩、阻尼系数、复原力臂、横摇力矩、推力计算等公式和方法。
• 四自由度操纵运动评估：综合考虑船舶平面运动和横摇运动，适用于评估操纵性及耦合横摇的历时变化特性。介绍了MMG模型、运动坐标系、水动力和力矩、运动轨迹求解、模型验证等内容。
• 全时域CFD评估：基于精确的三维模型，通过CFD求解器/软件模拟船舶操纵运动，获得时域特征的操纵运动轨迹及非定常流场变化特征。要求提供详细的CFD计算设置说明，并进行模型有效性验证。
• 自航模水池试验评估：采用缩尺比的自航船模，通过在自航模水池中模拟实船操纵性试验，确定船舶操纵性相关指标参数。要求自航模重量分布及初稳性高等参数符合相似定律，并按照ITTC推荐的程序和指南进行试验。

3. 评估要求

• 评估流程：确保评估船舶的横摇角幅值及相关的操纵性指标满足适用的法定检验要求。根据校核装载工况及船舶使用需求，依次开展评估，也可根据设计需求直接开展特定评估模式。
• 评估工况：校核装载工况覆盖船舶营运的常用工况，航速覆盖常用航速范围，操舵角度从直航状态开始逐步增加，操舵速率满足适用的法定要求。
• 计算验证：基于相似船型的自航模水池试验结果或实船试验结果对评估模型有效性进行计算验证，包括标准操纵运动的关键指标和横摇角幅值等。
• 操作图谱：基于评估结果编制评估船舶的安全操作图谱，包括船舶吃水及装载、航速、操舵角度及操舵速率，以及对应的最大横摇角和稳定横摇角幅值。必要时需制定船舶在实际使用的操作限制措施。

4. 报告要求

• 简介与目标：介绍评估船舶、评估目标及内容，如采用相似船型，则应说明试验数据来源。
• 图纸资料：提交满足本指南1.4要求的图纸资料。
• 报告内容：包括船型概况、评估输入、评估方法、相关参数计算、计算结果、模型验证、结论与建议等内容。

附录1：某全回转推进拖轮操纵性及横摇稳性评估案例

• 船型概况：介绍了某全回转导管桨推进的拖轮的船型参数和螺旋桨参数。
• 水池试验评估：介绍了试验模型和回转试验的工况和结果。
• 基于MMG的四自由度操纵性评估：介绍了回转试验结果、基于CFD仿真获取水动力导数、结果对比、操作图谱等内容。
• 基于全时域CFD的操纵性评估：介绍了数值模拟对象、体积力模型、全回转船舶操纵性数值仿真等内容。