船舶在波浪中的航行安全一直是船舶工程领域的前沿课题,而船舶在波浪中的参数横摇是船舶第二代稳性规范制定中遇到的关键和重点问题。本文研究船舶参数横摇的分析方法,揭示船舶参数横摇的机理,具有重要的理论与工程意义。本文研究目标是建立考虑船舶实际航行状态的参数横摇分析模型,提出分析船舶参数横摇的分析方法,揭示船舶横摇发生的条件和机理。主要研究内容和结论如下:考虑船舶运动时随船坐标系的位置瞬变,利用新的非欧拉动力学体系,在瞬时等效旋转的运动体系下,建立了船舶新的多自由度耦合运动方程。这种体系下坐标系的瞬变引入了二次耦合项,该二次耦合项对船舶在波浪中的大幅非线性横摇运动具有一定的影响。根据势流理论建立了船舶在波浪中考虑瞬时湿表面和船舶复杂运动的入射力和辐射力计算方法,编制波浪力计算程序和时域运动计算程序,计算船舶在规则纵浪、规则斜浪、随机纵浪和随机斜浪中的多自由度耦合运动,由此来分析船舶在波浪中的运动特性。计算表明了多自由度耦合和船舶瞬时湿表面变化,引起参数横摇。考虑多种非线性因素影响,计算分析船舶的运动,分析了固有频率、波浪频率、航行遭遇频率等对船舶运动的影响,研究表明,大幅横摇运动时,船舶横摇运动的主频会发生迁移,运动过程出现随机特性。基于概率方法,分析了船舶在随机波中的横摇运动随机行为。建立了多维分布拟合函数的方法,据此估算随机波浪下船舶横摇角及其发生概率。并应用四维关系图分析船舶随机横摇运动的不确定性。本文工作的创新是,建立了基于瞬时旋转矩阵的船舶运动模型,该模型可以考虑多轴转动的同时运动和二次耦合项的影响,从而可以提高大幅船舶运动的预报精度。研究表明,船舶瞬时湿表面变化是引起参数横摇的重要原因,不同的频率包括固有频率和遭遇频率均对于参数横摇具有重要影响。