段文洋，張亞暉，王　戰(zhàn)，馬　山哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)院流體力學(xué)研究所，黑龍江哈爾濱150001

船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)綜述

段文洋，張亞暉，王戰(zhàn)，馬山
哈爾濱工程大學(xué)船舶工程學(xué)院流體力學(xué)研究所，黑龍江哈爾濱150001

船舶運(yùn)動安穩(wěn)期的準(zhǔn)確預(yù)報對提高艦載直升機(jī)著艦、無人水下航行器的布放與回收等海上作業(yè)的作業(yè)效率具有重要影響。首先，通過模擬計算說明進(jìn)行船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報的可行性；其次，對國內(nèi)外船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行回顧與總結(jié)，進(jìn)而闡述船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)的原理；再次，對船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)的3個主要環(huán)節(jié)：波浪測量及波浪場重構(gòu)技術(shù)、波浪傳播預(yù)報技術(shù)以及船舶運(yùn)動預(yù)報技術(shù)進(jìn)行分析。最后，對未來船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)的發(fā)展予以了展望。

船舶運(yùn)動安穩(wěn)期；船舶運(yùn)動預(yù)報；波浪傳播；艦載直升機(jī)著艦

0　引言

船舶及海洋平臺作業(yè)過程中，在風(fēng)、浪、流的作用下所產(chǎn)生的運(yùn)動會影響到海上作業(yè)效率與安全，如果船舶運(yùn)動幅值過大，甚至還會限制海上作業(yè)的進(jìn)行。所謂運(yùn)動幅值過大，通常是指船舶運(yùn)動時歷中的統(tǒng)計值超過了某項(xiàng)作業(yè)的極限閾值，然而在運(yùn)動時歷中，還會有相當(dāng)數(shù)量的運(yùn)動幅值小于這些閾值，滿足作業(yè)要求的連續(xù)時間片段（圖1），就稱為船舶運(yùn)動安穩(wěn)期（Ship Motion Quiescent Period）。

圖1　船舶運(yùn)動安穩(wěn)期示意圖Fig.1 Schematic diagram of shipmotion quiescent period

目前，對于海上作業(yè)，特別是在惡劣海況下，人們是通過對海面和船舶運(yùn)動的觀察并加以主觀判斷來得出能否進(jìn)行作業(yè)的決策，這種決策方法對作業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高。對于艦載直升機(jī)著艦、拖曳聲吶以及水下機(jī)器人的布放與回收這類時長達(dá)30～60s的海上作業(yè)，若能準(zhǔn)確預(yù)報未來一段時間之后將有多少時間的允許作業(yè)時長，那么即使是在惡劣的海況下，也能最大程度地保證作業(yè)人員的人身安全，高效完成作業(yè)任務(wù)；對于軍用艦船，則可提高其作戰(zhàn)能力［1-3］。

目前，船舶未來運(yùn)動的實(shí)時預(yù)報方法主要有2種：一是極短期預(yù)報，即根據(jù)所記錄的船舶之前的運(yùn)動時歷數(shù)據(jù)預(yù)報未來5～10s的運(yùn)動情況，這對航母固定翼艦載機(jī)的著艦作業(yè)有很大的幫助［4-5］；二是安穩(wěn)期預(yù)報，也就是本文將要討論的方法，即通過測量遠(yuǎn)處海面波浪信息以及預(yù)測波浪傳播來預(yù)報未來1～2min內(nèi)的船舶運(yùn)動情況，并給出允許作業(yè)時間窗口的判斷［6］。

本文將首先分析船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)的可行性，隨后對國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀予以綜述，進(jìn)而總結(jié)船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)的原理及關(guān)鍵技術(shù)。

1　船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報可行性分析

以艦載直升機(jī)著艦為例，分析船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報的可行性。根據(jù)文獻(xiàn)［7］，艦載直升機(jī)著艦作業(yè)對船舶運(yùn)動的要求為縱搖不大于1.5°，橫搖不大于2.5°。本文模擬了一艘驅(qū)逐艦Warship在5級海況下的運(yùn)動時歷，船型數(shù)據(jù)如表1所示。具體的仿真參數(shù)為ITTC雙參譜，有義波高4.0m，平均跨零周期9.7s，航速16kn，模擬時長10800s。分析其在該項(xiàng)作業(yè)要求下的船舶運(yùn)動安穩(wěn)期分布情況。

表1　Warship主尺度Tab.1 Main dimensions of the Warship

通過對縱搖運(yùn)動仿真時歷的分析，得到該船縱搖有義值為2.1°，也就是說，按照通常的理解，此狀態(tài)下很難進(jìn)行艦載直升機(jī)著艦作業(yè)。如果按安穩(wěn)期的定義以及艦載直升機(jī)著艦作業(yè)對艦船縱搖運(yùn)動的極限要求再次對該運(yùn)動時歷進(jìn)行分析，可得到船舶運(yùn)動安穩(wěn)期時長的分布情況，如表2所示（表中，“區(qū)間時長占比”表示該安穩(wěn)期時長區(qū)間內(nèi)所有安穩(wěn)期時長之和占模擬時間的百分比）。作業(yè)的極限要求為1.5°，在10800s的仿真時歷中，滿足作業(yè)要求并且連續(xù)時間在30s以上的時間段有92個，其總時長占整個模擬時長的36.66%，連續(xù)時間最長的時間段為99.90s。若能充分利用這些隨機(jī)分布的安穩(wěn)期時間段，可以很大程度地提高艦載直升機(jī)的著艦作業(yè)效率。由此可見，相對于傳統(tǒng)的人為主觀判斷方法，實(shí)現(xiàn)船舶運(yùn)動安穩(wěn)期的準(zhǔn)確預(yù)報對提高海上作業(yè)效率幫助極大，因此有必要進(jìn)行船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)研究。

表2　Warship運(yùn)動時歷中安穩(wěn)期分布情況Tab.2 The statistics of the quiescent period prediction for the Warship's motion

2　國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

迄今為止，船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)的研究工作主要集中在國外，如荷蘭MARIN水池主導(dǎo)的OWME系統(tǒng)，美國海軍研究處（ONR）主導(dǎo)的ESMF系統(tǒng)，歐洲防務(wù)局（EDA）主導(dǎo)的QPP系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)均已進(jìn)行了多年的研究，在多個關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域已取得突破，有的系統(tǒng)還進(jìn)行了海試；而國內(nèi)的研究則剛剛起步。下面，將對這些系統(tǒng)分別予以介紹。

2.1 OWME系統(tǒng)

OWME（Onboard Wave and Motion Estimator）系統(tǒng)為歐洲聯(lián)合工業(yè)計劃的子項(xiàng)目，由荷蘭MARIN水池主導(dǎo)，聯(lián)合了代爾夫特理工大學(xué)、OceanWaves公司以及StatioiHydro，Total，SBM等公司。其中，OceanW aves公司的WaMoSII（W ave Monitoring System）系統(tǒng)在利用航海雷達(dá)進(jìn)行波浪測量以及波浪場重構(gòu)技術(shù)方面，擁有全球絕對領(lǐng)先的優(yōu)勢，其可以為OWME系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的波浪場信息。OWME系統(tǒng)先后進(jìn)行了長峰波和短峰波的水池試驗(yàn)，并驗(yàn)證了最優(yōu)傳播距離與傳播時間間的關(guān)系［8-9］。2008年9月，其在挪威海域完成了首次海試，海試船舶為Island Frontier號海洋工程船。海試中的預(yù)報時長分別為42，60，90和120 s，海試結(jié)果如圖2所示，如果不考慮運(yùn)動幅值和相位，只考慮運(yùn)動包絡(luò)的話，預(yù)報結(jié)果還是很準(zhǔn)確的［7］。根據(jù)相關(guān)網(wǎng)站的報道，OWME計劃已經(jīng)在開展第2期OWME-TOO的研究工作［10］。

圖2　 OWME系統(tǒng)海試結(jié)果Fig.2 Vesselheavemotion prediction 42，60，90 and 120 s in advance by OWME system compared with the measured on board heavemotion

2.2 ESM F系統(tǒng)

ESMF（Environmental and Ship Motion Forecasting）系統(tǒng)是ONR提出的未來海軍作戰(zhàn)能力（Future Naval Capabilities）計劃的組成部分，旨在加強(qiáng)美國海軍在環(huán)太平洋地區(qū)的作戰(zhàn)能力。該項(xiàng)目于2010年11月提出招標(biāo)計劃，2011年7月簽訂協(xié)議，其中密歇根大學(xué)獲得了1 400萬美元的研究經(jīng)費(fèi)（總經(jīng)費(fèi)為2 300萬美元）。參研單位還有俄亥俄州立大學(xué)、華盛頓大學(xué)應(yīng)用物理研究所、斯克里普斯海洋研究所、通用動力應(yīng)用物理科學(xué)公司和Aquaveo公司等。2013年9月18日，該系統(tǒng)在加利福尼亞附近海域進(jìn)行了海試，并預(yù)備于2015年進(jìn)行多艘船舶環(huán)境下的海試，計劃于2016 年6月完成。通過ONR對ESMF系統(tǒng)的闡述可以發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)被期待應(yīng)用于多船的環(huán)境，即應(yīng)用于海上補(bǔ)給作業(yè)。美國海軍報告指出，未來艦船的補(bǔ)給主要在海上進(jìn)行，而不是傳統(tǒng)的靠岸補(bǔ)給，這就對兩船并行時的實(shí)時運(yùn)動預(yù)報提出了較高要求。這項(xiàng)應(yīng)用在其他系統(tǒng)中并未提及，其將是美國海軍未來的一個發(fā)展方向。

2.3 QPP系統(tǒng)

QPP（Quiescent Period Prediction）系統(tǒng)由歐洲防務(wù)局（European Defence Agency）主導(dǎo)，芬蘭、法國、意大利和西班牙共同參與［11］。該項(xiàng)目開展于2009年。該系統(tǒng)的應(yīng)用依然面向艦載直升機(jī)著艦，以及無人水下航行器的布放與回收等作業(yè)。該系統(tǒng)采用X波段航海雷達(dá)進(jìn)行波浪場測量，已完成水池試驗(yàn)階段的工作［11］，但目前還沒有看到有關(guān)海試乃至最終應(yīng)用的文獻(xiàn)報道。

2.4其他系統(tǒng)

目前，還有一些其他的提供艦載直升機(jī)著艦引導(dǎo)作業(yè)的系統(tǒng)，如ORPHEUS系統(tǒng)和HMS100系統(tǒng)等。洛克希德·馬丁公司的Fleischmann［12］在其專利說明書中，對其系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的描述與前述3個船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)比較相近。

3　船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報關(guān)鍵技術(shù)分析

結(jié)合船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)的技術(shù)需求，以及對現(xiàn)有各系統(tǒng)的分析，可以明確船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)的工作流程：

1）利用船上遙感測量裝置測量船舶周圍一定范圍內(nèi)的波浪場，通過相應(yīng)的反演算法得到波浪場的相關(guān)參數(shù)，然后重構(gòu)波浪場，結(jié)合波浪傳播的數(shù)學(xué)模型預(yù)測未來可能作用于船舶的波浪情況。

2）通過船舶運(yùn)動模型預(yù)報船舶未來一段時間內(nèi)的運(yùn)動情況，然后按照海上作業(yè)對船舶運(yùn)動的要求，確定安穩(wěn)期時長和發(fā)生的時刻，并通知作業(yè)人員。

因整個測量、計算過程的耗時要比波浪實(shí)際傳播過程少，因而就會留有一定的預(yù)報時間提前量。所以，測量的波浪范圍越廣，計算耗時便越少，則預(yù)報的提前量就越大。這就對整個預(yù)報系統(tǒng)提出了計算效率高、耗時少的技術(shù)要求。

船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)的3個關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)為：波浪測量及波浪場重構(gòu)技術(shù)、波浪傳播預(yù)報技術(shù)、船舶運(yùn)動預(yù)報技術(shù)。下面將對這3個主要的技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)討論。

3.1波浪場測量及波浪場重構(gòu)技術(shù)

該技術(shù)要求通過測量裝置測量船舶周圍一定范圍的波浪場，并利用相應(yīng)的反演算法獲得海浪相關(guān)參數(shù)和海洋表層流參數(shù)等海洋狀態(tài)參數(shù)，然后重構(gòu)波浪場。目前，可以用來測量波浪場的裝置主要有浮標(biāo)、艦載航海雷達(dá)以及遙感測量衛(wèi)星或飛機(jī)。船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)對測量裝置的性能要求如下：

1）測量過程不受船舶航速的影響；

2）測量范圍需足夠大；

3）不受惡劣天氣以及船舶大幅運(yùn)動的影響；

4）一定的經(jīng)濟(jì)性。

通過分析各測量裝置的特點(diǎn)，可以看到：浮標(biāo)的測量點(diǎn)數(shù)有限，覆蓋范圍較小，且使用過程不方便；對于遙感衛(wèi)星或飛機(jī)測量，在經(jīng)常使用的情況下其不夠經(jīng)濟(jì)，更重要的是，航空測量受海洋惡劣天氣影響較大，無法保證全天候測量作業(yè)；而以X波段雷達(dá)為代表的航海雷達(dá)則能很好地滿足以上要求，可以做到實(shí)時、方便、安全地測量。

最初，X波段航海雷達(dá)主要用于監(jiān)視海上移動目標(biāo)，隨后，其被用于測量海浪和海流參數(shù)。利用X波段雷達(dá)進(jìn)行海洋動力環(huán)境測量，國內(nèi)外已進(jìn)行了大量研究，如前文所述的OWME系統(tǒng)就是采用基于艦載X波段航海雷達(dá)的WaMoSII系統(tǒng)進(jìn)行波浪場測量［13-14］。船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)對航海雷達(dá)測量的技術(shù)要求不同于普通的波浪場測量，除了準(zhǔn)確、實(shí)時、全天候測量的要求外，還必須滿足波浪傳播技術(shù)對所重構(gòu)的時空分布波浪場的要求。為了能與后續(xù)的波浪傳播模型對接并提高計算速度，OWME系統(tǒng)對WaMoSII進(jìn)行了必要的修改［7］。文獻(xiàn)［7］中提到，在波浪場重構(gòu)時，如果不經(jīng)選擇處理就對整個雷達(dá)結(jié)果進(jìn)行分析，其耗時將與預(yù)報時長相差無幾，這在預(yù)報方面沒有任何優(yōu)勢，故提出了一種窗口移動的方法，用于對重構(gòu)的波浪進(jìn)行篩選，這可大幅縮短計算時間。Fleischmann［12］針對船舶運(yùn)動對波浪測量的影響，以及船舶航向與測量方向的夾角的計算方法予以了說明。2007年，密歇根大學(xué)的Aragh和Nwogu等［15-16］就利用雷達(dá)進(jìn)行波浪場測量及波浪重構(gòu)技術(shù)開展了研究，隨后幾年不斷取得新的研究成果。QPP系統(tǒng)也是采用X波段雷達(dá)進(jìn)行波浪場的測量。國內(nèi)的李繼剛等［17-22］也針對采用X波段雷達(dá)測量海浪參數(shù)等開展了相關(guān)研究，但卻沒有針對船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)的研究工作。

3.2波浪傳播預(yù)報技術(shù)

該技術(shù)要求利用波浪場的時空分布相關(guān)信息建立波浪傳播數(shù)學(xué)模型，預(yù)報作用于船舶的波浪信息。目前，主要是通過線性波浪理論建立波浪傳播模型，采用快速傅立葉變換（FFT）來實(shí)現(xiàn)，對于實(shí)際海況中多浪向的情況，則采用3D-FFT方法實(shí)現(xiàn)［23-24］。也有采用小波分解方法的，相對FFT來說，這種方法可以有效處理波能譜隨時間變化的情況，并能準(zhǔn)確區(qū)分頻率組分中各個頻率隨時間的變化，安穩(wěn)期預(yù)報是典型的波能譜隨時間變化的情況［25］。

在建立波浪傳播模型時，還需注意傳播距離以及傳播時間的問題，Edgar和Morris等［26-27］就曾提及過該問題，如圖3所示。

圖3　短峰波下單一浪向波浪傳播中預(yù)測時間與距離的關(guān)系Fig.3 Prediction time and distance for one directional componentofa short crested wave

其主要采用線性波浪疊加的形式，結(jié)合波浪的穩(wěn)態(tài)波動公式進(jìn)行波浪傳播的預(yù)測，即

式中：N表示組成的規(guī)則波的頻率個數(shù)；ζi，ωi，ki，εi分別表示第i個規(guī)則波的波幅、頻率、波數(shù)及初相位；x表示傳播距離。

因?yàn)榇嬖诓ɡ朔蛛x的情況，也就存在最佳預(yù)測時間與最大預(yù)測距離的問題。文獻(xiàn)［8，28］中指出，要想對波浪傳播進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測，就要首先確定最佳預(yù)測距離，然后根據(jù)相應(yīng)的公式，就可得到有效的預(yù)測時間。同時，Edgar和Morris等［26-27］還討論了水深對于最佳預(yù)測時間和最大預(yù)測距離的關(guān)系，以及預(yù)測點(diǎn)到測量點(diǎn)的距離與最大可預(yù)測時間的關(guān)系。在船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)中，波浪傳播距離至少1km，在這一過程中，勢必有波浪分離發(fā)生，這就為預(yù)報到達(dá)船舶的波浪信息帶來了難度，從而影響最終預(yù)報結(jié)果。

在某些極端海浪條件下，線性波浪理論將不再適用，因此，對于非線性不規(guī)則波的模擬就成為另一大研究方向。Duncan等［29］首次采用直接方法將不規(guī)則波分解成了一階波浪和簡化的二階波浪。隨后，Dalzell［30］考慮了不規(guī)則波浪中線性波浪組分的相互作用，由一階波浪得到了更精確的二階波浪表達(dá)式。Blondel等［31-32］將上述2種二階波浪求解方法相結(jié)合，并對其采用譜方法模擬非線性波浪傳播的結(jié)果予以了對比分析，其結(jié)果表明，對于波陡較小的情況，線性波浪理論的結(jié)果更好；對于波陡大于3%的情況，非線性的效果比較明顯。但就目前來看，極少有人將非線性波浪與船舶的運(yùn)動結(jié)合在一起。如何將非線性波浪模型與船舶運(yùn)動模型相結(jié)合，將是今后研究的熱點(diǎn)問題。

Naaijen等［9］研究了波浪傳播的三維問題，并根據(jù)波能譜能量最集中部分確定波向，進(jìn)行了波浪傳播的有效預(yù)測。

3.3船舶運(yùn)動預(yù)報技術(shù)

該技術(shù)要求利用未來一段時間內(nèi)作用于船舶的波浪信息，并結(jié)合適當(dāng)?shù)拇斑\(yùn)動模型，快速計算船舶在該波浪作用下的運(yùn)動響應(yīng)。該波浪信息可以是各浪向的波高時歷，也可以是各線性成分波的波浪要素，或者是波能譜。對于船舶運(yùn)動預(yù)報方法，船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)要求其計算速度快。文獻(xiàn)［8-9，12］應(yīng)用波浪譜與船舶運(yùn)動幅頻響應(yīng)函數(shù)（RAO）線性疊加的方法進(jìn)行了船舶運(yùn)動預(yù)報，其中文獻(xiàn)［8］計算了單一浪向情況，并通過水池試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法；而文獻(xiàn)［9］則考慮了多浪向的情況，在短峰波的水池試驗(yàn)中，其預(yù)報結(jié)果與實(shí)測結(jié)果擬合較好。

在此簡要介紹應(yīng)用海浪譜與RAO線性疊加的方法，并考慮多浪向的情況，具體計算過程為

式中：N為頻率個數(shù)；M為浪向個數(shù)；k為k模態(tài)運(yùn)動；ωn表示第n個波浪頻率；μnm為n頻率下的m浪向；xj，yj為第j點(diǎn)的坐標(biāo)；εnm為n頻率m浪向初始相位角；εknm為k模態(tài)運(yùn)動下的相位角；RAOknm為相應(yīng)頻率、浪向下k模態(tài)船舶運(yùn)動的幅頻響應(yīng)函數(shù)；，其中S為波能譜；Re表示取實(shí)部。

為達(dá)到計算速度的要求，船舶運(yùn)動RAO可以提前計算，在需要的時候插值調(diào)用即可。Fleischmann［12］提到，RAO可按30個波長、18個浪向、15個航速分別計算，以滿足實(shí)際使用要求。

本文認(rèn)為還可以通過波高時歷與波浪力脈沖響應(yīng)函數(shù)卷積的方法，計算該波浪作用于船體的波浪干擾力，再通過求解船舶時域運(yùn)動方程，便可得到船舶的運(yùn)動響應(yīng)［33-35］。目前，還未見有將該方法應(yīng)用于船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)的文獻(xiàn)，然而通過提前計算波浪力和輻射力脈沖響應(yīng)函數(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)快速計算、實(shí)時預(yù)報的目的。下面，將簡要介紹該方法。

船舶時域運(yùn)動方程：

式中：ηj表示j方向的運(yùn)動位移；Mij為船體質(zhì)量矩陣元素；μij為頻率無窮大附加質(zhì)量，僅與船體形狀有關(guān)；Cij為靜水回復(fù)力系數(shù)，僅與船體形狀有關(guān)；Kij（）

t為輻射力脈沖響應(yīng)函數(shù)，與船體形狀和運(yùn)動模態(tài)有關(guān)；為波浪干擾力，可由波浪力脈沖響應(yīng)函數(shù)和波浪時歷卷積計算，其中Kiwave（）t為波浪干擾力脈沖響應(yīng)函數(shù)。

4　結(jié)語

通過本文的分析可以看到船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)的必要性，即充分利用隨機(jī)分布的船舶運(yùn)動安穩(wěn)期，可以保證高海況下船舶海上作業(yè)的效率。船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)由波浪測量及波浪場重構(gòu)技術(shù)、波浪傳播預(yù)報技術(shù)以及船舶運(yùn)動預(yù)報技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成。目前，國外已投入大量的精力在研究船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報方法，并已有OWME系統(tǒng)、ESMF系統(tǒng)和QPP系統(tǒng)這3個主要的典型船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)，而國內(nèi)雖然在各關(guān)鍵技術(shù)方面都有一定的研究成果，但尚無船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報技術(shù)方面的研究進(jìn)展。

隨著海洋資源開發(fā)、海洋權(quán)益維護(hù)的深入進(jìn)行，船舶運(yùn)動安穩(wěn)期預(yù)報系統(tǒng)將會廣泛應(yīng)用于艦載直升機(jī)著艦、無人水下航行器的布放與回收以及海上補(bǔ)給等作業(yè)中，從而大幅提高作業(yè)效率，保障作業(yè)安全。

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［責(zé)任編輯：盧圣芳］

Review on the techniqueof the shipm otion quiescent period prediction

DUAN Wenyang，ZHANGY ahui，WANG Zhan，MA Shan Institute of Fluid Mechanics，School of Shipbuilding Engineering，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China

The ship motion quiescent period is the period during which all ship motion is within acceptable limits to marine operations，such as helicopter landing and UUV handling.In most cases，a short time quiescent period would be sufficient to conduct a specific type of operation.In this paper，the feasibility of the quiescent period prediction through the simulation of shipmotion in waves is analyzed，and it is concluded that there are three key phases of the quiescent period prediction:the measurement of waves，the measurement of wave propagation，and ship motion prediction.Finally，an outlook of the future of the quiescent period prediction is also provided.

ship motion quiescent period；prediction of ship motion；wave propagation；helicopter landing

U661.1

A

10.3969/j.issn.1673-3185.2015.04.001

2015-03-11網(wǎng)絡(luò)出版時間：2015-7-28 17:25:02

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（11272097）

段文洋（通信作者），男，1967年生，博士，教授。研究方向：船舶水動力學(xué)。E-mail：duanwenyang@hrbeu.edu.cn張亞暉，男，1990年生，碩士生。研究方向：船舶時域運(yùn)動預(yù)報。E-mail：zyhui_1990@163.com王戰(zhàn)，男，1989年生，博士生。研究方向：波浪傳播與預(yù)測。E-mail：wangzhan_hrbeu@126.com馬山，男，1979年生，博士，教授。研究方向：船舶水動力性能。E-mail：mashan0451@126.com