为什么RAO是船体的动态指纹

伯利兹的伟大的蓝洞看起来很神秘。它突出了一个完美的深蓝色圆圈 - 几乎是黑色 - 在一个浅水环礁中。这是一个深蓝色，因为它是一个船用污水池，一个大洞穴，在表面下方超过100米。虽然看起来很神秘，但我们知道它是如何形成的。

几千年前，在冰河时代，在海平面较浅的地方，形成了一个洞穴。随着年龄的增长，这个洞穴不断扩大，形成了许多巨大的石笋和钟乳石。最终，冰河时代结束，海平面上升，海水的重量使洞穴顶部坍塌并淹没了它。我们怎么知道这一切发生了?

关键是石笋和钟乳石：他们不能在水下形成。他们告诉我们洞穴的历史特征成为海洋污水池并充当历史指纹。

指纹显示很多信息。他们甚至可以捕捉独特的身份。当涉及浮动系统时，响应幅度运算符（RAO）就像指纹一样。但在这种情况下，指纹暗示了这些浮动系统如何响应海浪。船体的所有细节都进入了这种独特的动态指纹。在本文中，我们将探索一个RAO，它告诉我们船舶和浮动结构的内容。

什么是饶？

RAO表明浮船响应了不同时期的海浪。动作Rao显示了船体在每种自由度中移动的程度。例如，一个升降动作Rao将显示船体在各种海浪时期上下移动。对于船体的每种自由度将有一个不同的Rao曲线 - 线性运动浪涌，摇摆，升降，以及方向运动辊，俯仰和偏航。

一位RAO给出了关于海上运动的提示

RAO可以在单一视图中显示船体对不同海浪周期的敏感性。取决于船体类型，几个自由度经常易受危险共振条件的影响。共振条件是当船体运动或加速度可能非常大时。这两种情况都可能导致人员受伤、设备损坏或船只本身受损。

RAO允许对两种不同的容器进行比较。RAOs可以帮助我们理解哪种船更适合某一特定的操作。但在设计过程中，它也可以是有益的反馈，设计师可以看到船体形状或负载的细微变化将如何影响船舶的整体反应。

饶饶如何计算？

产生RAOs的常用方法是基于势流理论的耐波性分析，如ShipMo3D。这些工具对船体形状、船体附件、系统质量和惯性进行广泛的输入，然后计算RAO。

耐波性软件通常将计算得到的稳态正弦船舶在正弦海浪中的运动RAO组合在一起。RAO的大小则是船舶在单个正弦波中的稳态运动幅值。最后，RAO说明了在一个海洋周期范围内船舶运动振幅的变化。

由于目标是显示与波高无关的变化，因此RAO可以由单个正弦波高度为用于线性运动和波坡的单个正弦波高度，用于旋转运动。虽然您从RAO获得了大量信息，但它不一定代表实际的海水状态。

船舶在海上的运动需要的不仅仅是RAO

海洋中的实际波浪状态很少只是单个正弦波。通常，许多不同的海浪组合，每个海浪具有略微不同的方向和周期。在现实的海水状态下计算预期船舶运动响应的一种方法与RAO为单位。但是要做到这一点，你需要饶犬与海浪国家谱结合。

海州和RAO的数学组合在该海中产生了船舶响应谱。然后，船舶运动谱恰好地告诉您船舶运动中的特点。

因此，RAO本身并不是船舶在特定海况下的绝对运动。但这是一个非常独特的动态指纹。因此，这个指纹可以用来确定船只在各种海浪状态下的移动方式。

是否有其他方法可以在海洋中计算船舶运动响应？

当然:物理比例模型试验可以预测船舶的运动响应。商业计算流体动力学(CFD)软件工具比势流方法更准确地解决流体物理问题。但每种方法都有优缺点。使用ShipMo3D等潜在流量工具计算RAO和船舶运动响应通常非常快——大约在几分钟内——而且通常成本效益很好。

另一方面，物理罐测试可能会达到数万甚至数十万美元，这取决于所需的测试。商用CFD软件工具复杂而强大，但计算成本较高——这意味着需要更多的时间来计算船舶运动，或者使用更强大的计算工具更快地得到答案，需要更高的价格。

例子

在一个上一篇文章在耐波性方面，我们使用了一艘普通的护卫舰来展示船舶在特定海况下的运动。这个过程的一部分包括计算一般护卫舰运动RAO。下图是这艘普通护卫舰在波束条件下前进10kts速度时的RAO。滚动运动RAO，右边中间的图，显示了一个约0.6 rad/s或10秒的峰值。横摇RAO峰值在这里几乎达到了3，这表明该船在梁载条件下对10秒左右的波浪相当敏感。

请记住，这些值表示船舶跳跃对单个正弦波的响应。船舶运动时间序列需要RAO和特定海区谱的组合。使用特定的海态谱，您可以计算船舶运动谱和时间序列以预测特定的动作和加速度。下面是从这些raos创建的示例时间序列。

总结

RAO显示了一个特定的船体将如何响应广泛的海浪周期。这是一个有用的计算，有助于比较不同的船舶，或设计或配置的变化如何影响船舶的反应。通常情况下，它是ShipMo3D等商业耐波分析工具的标准计算。计算船舶在特定海况下的运动响应需要将RAO与海况谱相结合，得到船舶的整体响应谱。通过这种方式，RAO代表了特定船舶的动态指纹。

海洋水槽可能看起来很神秘，但我们有许多关于他们通过详细的岩层形成的线索。同样，Raos提供有关预测船舶运动的宝贵线索 - 所以您不会将海上安全作为一个神秘。

ShipMo3D是一个耐波工具的例子，您可以使用它来计算运动RAOs，并更好地了解船舶在各种海况下的所有运动。阅读更多内容并申请免费的ShipMo3D演示这里。

阅读更多关于伯利兹附近的大蓝洞这里。

- Ryan Nicoll, DSA Ocean联合创始人和首席技术官