船舶破损进水流量的解析解算法研究
摘 要：目前，在研究船舶破损进水流量计算时，通常使用流量差值迭代算法。然而，该算法的使用有一定的局限性，当多舱破损进水时，计算速度相对较慢，无法及时对船舶破损进水量以及破损进水后的姿态进行判断。为此，文章结合矩形舱室的结构特点，建立了快速求解的解析解算法，并对该算法进行了仿真计算，计算结果表明该算法具有较高的快速性和准确性。
关键词：船舶；破损流量；解析解；迭代
中图分类号：U661 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）32-0114-02
Abstract： At present， the flow difference iteration algorithm is usually used in the study of ship damage inflow calculation. However， the use of this algorithm has some limitations， when the damaged multi-cabin water， the calculation speed is relatively slow， and it is unable to judge the water quantity of damaged ship and the posture of damaged water in time. Based on the characteristics of rectangular compartments， a fast analytical solution algorithm is established， and the simulation results show that the algorithm is fast and accurate.
Keywords： ship； damaged flow rate； analytical solution； iteration
1 概述
目前，在研究船舶破損进水流量计算时，通常使用流量差值迭代算法。该算法的优点在于可计算不规则形状舱室的破损进水流量，然而其缺点是，当多舱破损进水时，计算速度相对较慢，无法及时对船舶破损进水量以及船舶破损进水后的姿态进行判断，从而不能及时地为船舶破损之后的抗沉工作提供理论依据[1-2]。为此，有必要建立快速的求解算法。本文结合船舶上特别是大型船舶上矩形舱室相对较多的结构特点，建立快速求解的解析解算法，并对该算法进行了仿真计算验证。
2 解析解算法
进水量差值迭代算法的优点在于对舱室的形状没有要求，具有普遍适应性，但当进水舱室较多时计算量将非常大，势必耗费较长时间。船舶上有较多规则的矩形舱室，不需迭代算法，精确度高的解析算法便能快速求解[3-4]。
当舱内进水与舱室前后横向舱壁相交均为梯形截面的情况，可进行解析求解。
某矩形舱室如图1所示，舱内的进水体积为Vc，舱内进水体积与前后横向舱壁相交于BEFC和B0E0F0C0，二者均为梯形。于是舱内水线面与矩形舱室交点的问题转换为求线段BE、B0E0、C0F0以及CF长度的问题。
当舱室进水体积Vc确定时，上述线段长度均是可快速解析求解的。
3 案例计算
某鱼雷在某船近距离非接触爆炸，破损的舱室为m1、m2和m3，如图2所示。共有3个破口：破口1在m1的右舷舱壁上，破口2在平台上，破口3在水密舱壁上，舱室m2和m3是规则的矩形舱室。
本节分别使用流量差值迭代算法和解析解算法，对某船进水过程中的破口流量进行了计算，计算结果如图3-4所示，其中横坐标为计算机仿真计算所用的时间，单位为秒，纵坐标为进水舱室的渗透率，即进水体积与舱室体积的百分比。
舱室m2和m3是矩形舱室，由图3和图4知，对比使用迭代算法与解析解算法，在保证计算准确性的基础上，使用本文的解析解算法的仿真计算时间减少较多。
4 结束语
在计算舱室破口流量时，差值迭代算法是一个非常有效的方法。然而，当多舱进水时，使用该算法的计算时间较长，无法及时对船舶破损进水量以及破损进水后的姿态进行判断，从而不能为船舶破损之后的抗沉工作提供及时的理论依据。
为此本文在迭代算法的基础上，结合船舶上特别是大型船舶上，较多矩形舱室的特点，建立了快速求解的解析解算法，并对某船进水过程进行了仿真计算，计算结果表明本文建立的算法具有较好的精度，与迭代算法相比，计算速度提高较多。
参考文献：
[1]浦金云，金涛，邱金水.船舶生命力[M].北京：国防工业出版社，2008.
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