科创中国

项目紧密围绕复杂条件下船舶在航行和靠泊等过程中涉及的运动响应与安全作业实时 预报问题。采用理论分析、数值模拟、试验研究、现场调研相结合的方法，开发了航行船舶兴 波模式和水动力系数的预报模型、提出了高海况下开敞水域船舶强非线性运动响应的时域分析 方法、形成了复杂条件下港内靠泊船舶强非线性运动响应分析技术，完成了复杂条件下船舶运 动响应与安全作业的实时预报及智能提示系统等研究，形成了系列研究成果，为船舶作业安全提供了技术保障。

1.通过利用Newman解析法加速Rankine的求解，构建了一套船舶兴波尾迹、兴波阻力、水动力性能的快速预报系统，预报速度可提高数十倍。

2.首次应用CIP(Constrained Interpolation Profile)算法，开发了航行船舶强非线性运动响 应数值计算模型，明晰了入水砰击和甲板上浪的作用机理，实现了复杂波浪条件下航行船舶大 幅运动响应、甲板上浪、水花飞溅等强非线性现象的精确预报。

3.建立了复杂条件耦合下靠泊船舶的安全作业分析方法，阐明了长周期波浪与靠泊船舶动 力响应间的关系，分析研究出长周期波浪作用下船舶的允许作业波高并提供了极端条件的系缆 优化方案。

4.基于数据库建模、神经网络等智能算法，建立了船舶的实时监测和危险预警系统，实现 了船舶在航行与靠泊期间的运动响应的实时预报、预警与智能提示功能。

1. 响应党的十九大明确提出的“加快建设海洋强国”战略目标，对船舶运动响应与安全作业预报技术的发展具有较大的促进作用，对保障船舶作业和靠泊安全、防止海损事故的发生，以及提高港口码头的运行效率起到了积极的促进作用。

2. 顺应国家“人才战略强国”的需要，培养与锻炼出一批青年技术骨干和海洋工程方向的技术人才。通过实际行动在交通强国和海洋强国战略建设中贡献力量。

3. 紧跟《交通强国建设纲要》提出的“安全保障完善可靠、反应快速”要求，建立了系泊浮体的非线性运动耦合响应预报技术，解决了行业发展的关键问题，提高了行业竞争力。

4. 为推动学科发展做出了重大贡献，创造性的将非线性水动力学理论与智能优化算法相结合，形成了船舶运动响应实时预报的新理论、新方法和新技术。为解决开敞水域航行船舶与港内靠泊船舶复杂动力响应的实时预报提供了完整、自主创新的理论方法和关键技术，提升了我国船舶与海洋工程领域的竞争力，促进了我国船舶与海洋工程学科的进步。

项目由哈尔滨工业大学（威海）、交通运输部天津水运工程科学研究所、武汉理工大学、烟台中集来福士海洋工程有限公司、山东交通学院等单位联合研发。

本成果已经成功应用于国内外多项港口、船舶的设计建造及营运工程中，以及我国“蓝鲸一号”、6500载重吨化学品船二号船KING TANK（肯坦克轮）、7000 CEU LNG双燃料汽车运输船等30余项船舶的作业安全评价工程。累计产生直接经济效益约2.3058亿元人民币，经济和社会效益显著。

本项目成果报告系统、完善，具有较高的参考价值，经过 13 年追赶，形成了具有自主知识产权的海上航行船舶和港内靠泊船舶安全保障技术体系，且多项关键技术处于国际领先水平。紧密将海洋工程水动力与智能优化算法相结合，坚持理论创新为先导，通过理论创新、技术创新和工程应用三大环节，实现航行船舶和靠泊船舶运动响应的实时预报，建立船舶运动响应智能提示系统，形成自主创新的成套关键技术。通过实际行动在交通强国和海洋强国战略建设中贡献力量，社会效益显著。

本研究有效解决了海上航行船舶和港内靠泊船舶作业中涉及的浮体安全保障问题，建立了复杂条件下船舶运动响应与安全作业的实时预报及智能提示系统，利用 Newman 解析法加速 Rankine 的求解，在保证精度的前提下，预报速度可提高数十倍；基于先进 CIP 算法自主开发了强非线性数值波浪水池，对线性或强非线性波浪中船舶的兴波阻力、波浪增阻、甲板上浪、底部砰击等预报，误差小于 13%；对强非线性波浪、水气掺混等实海域中航行船舶的运动预报与分析，预报误差不大于 15%；提出了相关规范中的靠泊船舶撞击力/撞击能量计算公式的修正建议；；首次提出了运动诱发的低频次要共振区，揭示了共振发生的机理和波浪载荷变化规律；基于数据库建模、神经网络等智能算法，建立了船舶的实时监测和危险预警系统，实现了船舶在航行与靠泊期间的运动响应的实时预报、预警与智能提示功能。