高速客船耐波性能评估新方法及其在船舶设计中的应用研究

为解决传统耐波性评估方法难以准确反映船舶实际安全状况且不易融入设计流程的问题，研究人员针对高速客船开展耐波性能优化研究，提出基于理想化波谱选择算法、乘客舒适度指标(MSI、RMSaz)和船舶安全评估的新方法。应用越南K88客船验证显示，该方法能有效识别垂直加速度超标、晕船指数(MSI>5%)及5级海况下的安全隐患，与实地调查中乘客呕吐、甲板浸水现象高度吻合，为高速客船设计提供可靠技术支撑。

　　

在波涛汹涌的海面上，高速客船常常面临乘客晕船呕吐、甲板浸水甚至稳定性丧失的严峻挑战。传统耐波性评估方法虽能通过运动参数与标准值的对比给出理论判断，却难以真实反映船舶在实际海况中的安全表现，更无法有效指导早期设计。这一问题在东南亚海域尤为突出——以越南K88型高速客船为例，尽管通过模型试验获得了耐波性数据，但投入运营后仍频繁出现乘客不适和安全隐患，暴露出传统评估体系与真实海况的脱节。

针对这一行业痛点，越南船舶工程公司(SESCO)的研究团队在《Ocean Engineering》发表突破性研究。他们创新性地构建了一套涵盖波谱优化算法、多维度评估指标和安全性量化分析的耐波性评估体系。研究首先采用改进的Salvensen条带理论计算运动响应算子(RAOs)，通过算法匹配理想波谱与实际海况特征；继而整合ISO 2631-1舒适度标准与独创的船舶安全评估模型，首次将稳定性损失、艏部高度等安全参数纳入评估体系。

关键技术包括：1) 基于带宽和峰值分析的波谱选择算法；2) 改进的Salvensen条带理论计算RAOs；3) 整体晕船发生率(OMSI)空间平均模型；4) 5级海况(H_s=3.5m, T_z=7.5s)下的动态稳定性评估。研究选取实际运营的K88客船作为验证对象，该船型长42米，设计航速30节，曾在台湾大学拖曳水池完成三种排水量(170-230吨)的模型试验。

【方法创新】
通过建立波谱适配度评价函数，解决了JONSWAP谱与实测海况的匹配问题；改进的条带理论将垂荡加速度计算误差降低至12%，显著优于传统方法。

【评估体系】
提出四维评估框架：1) 垂向加速度RMS_az超过0.2g即判定为"不舒适"；2) OMSI值超过5%预警乘客呕吐风险；3) 5级海况下稳性损失率>15%触发安全警报；4) 艏部干舷高度不足2米时标记甲板浸水风险。

【实证发现】
K88客船在200吨排水量、25节航速工况下：垂向加速度达0.28g，超过舒适阈值40%；OMSI值高达7.3%，意味着每百名乘客2小时后将有7人呕吐；5级海况下稳性损失率达18.7%，且艏部干舷仅1.8米，与实地记录的甲板浸水事件完全吻合。

这项研究的意义在于首次实现了耐波性评估从"参数对比"到"工况预测"的跨越。通过将波谱选择、乘客生理反应(MSDV)和船舶动态安全纳入统一框架，不仅解释了K88客船运营问题的机理，更建立起可应用于新船设计的评估标准。特别是提出的稳性损失率算法，填补了传统标准中安全性量化评估的空白，为高速客船在复杂海况下的运营决策提供了科学依据。正如研究指出的，该方法已成功应用于越南新造客船的设计优化，使同类船舶的乘客投诉率下降53%。未来，这套评估体系有望成为热带海域高速客船设计的强制性验证流程。