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第1章海洋工程的设计与海况..................................................................（1）
1.1 怎样考虑海况与气象....................................................................（1）
1.1.1 设计波法与设计谱法.................................................................................（1）
1.1.2 统计线性响应法.....................................................................................（4）
1.1.3 如何考虑风与潮流....................................................................................（5）
1.2 海况估算法.......................................................................................（6）
1.2.1 必要的海况与气象统计资料........................................................................（6）
1.2.2 估算海况的流程图.................................................................................... （7）
1.2.3 算方法的说明....................................................................................（8）
1.3 对海洋工程的海况和气象设计条件的调研..........................................（15）
1.4 确定海况与气象设计条件的具体实例...................................................（15）
1.4.1 自升式钻探平台.....................................................................................（16）
1.4.2 半潜式石油钻探平台的设计条件..................................................................（18）
1.4.3 海洋石油存储基地.................................................................................... （18）
第2章海洋工程规范的海况与设计外力..................................................... （21）
2.1 再论设计波.................................................................................. （21）
2.2 确定设计波..................................................................................... （23）
2.3 钢船建造规范中的海况与设计外力...................................................... （24）
2.3.1 纵向强度规范..............................................................................................（24）
2.3.2 船底外板规范..........................................................................................（27）
2.4 海洋工程规范中的海况与设计外力..........................................................（32）
附录2.1 估算异常海况...........................................................................（35）
第3章气象与海况的统计和估算.............................................................. （37）
3.1 气象与海况的统计.......................................................................... （37）
3.1.1 观测方法..............................................................................................（37）
3.1.2 观测资料...............................................................................................（42）
3.2 波浪估算法.....................................................................................（45）
3.2.1 海风估算法.............................................................................................（46）
3.2.2 风浪估算法............................................................................................. （48）
3.3 估算波浪的实例.............................................................................（56）
3.3.1 估算实例1 ..............................................................................................（56）
3.3.2 估算实例2.............................................................................................. （60）
3.3.3 估算实例3 ............................................................................................. （61）
第4章海浪的统计特性............................................................................（64）
4.0 符号表........................................................................................... （64）
4.1 海浪的时间系列与空间波形............................................................（65）
4.2 波高与波浪周期的定义.................................................................（66）
4.3短期波浪统计——极大值、波高的统计值..........................................（66）
4.3.1 极大值ξ的统计量.................................................................................（66）
4.3.2 波高（H）的概率分布...........................................................................（71）
4.3.3 平均波高、有效波高、1/n最大波高...........................................................（71）
4.3.4 最大波高（Hmax）的数学期望值与方差......................................................（72）
4.3.5波高的“连”与波浪状态的持续时间.........................................................（73）
4.4 波浪周期的统计值........................................................................（74）
4.4.1 平均值...............................................................................................（74）
4.4.2 周期的概率分布....................................................................................（75）
4.5 波高与波浪周期联合的统计值.......................................................（75）
4.5.1 波高与波浪周期的联合概率....................................................................（75）
4.5.2 边际分布............................................................................................（76）
4.5.3 双峰谱................................................................................................（78）
4.6 分布形状参数..............................................................................（78）
4.6.1 谱与谱矩的定义.................................................................................（78）
4.6.2 谱宽度系数......................................................................................... （79）
4.6.3 表示概率密度分布函数形状的参数............................................................（80）
4.7 波浪长期统计特性.......................................................................（80）
4.7.1 设计波高与设计周期的联合频度分布.........................................................（80）
4.7.2 不同海区的波浪统计..............................................................................（82）
4.7.3 波向资料.........................................................................................（82）
4.7.4 风速与波高和周期的关系........................................................................（82）
4.8 异常海况...................................................................................（83）
4.9 除海浪外的其他不规则水位变化.....................................................（85）
4.9.1 异常潮位............................................................................................（85）
4.9.2 长周期波.............................................................................................（86）
4.9.3 内波...................................................................................................（86）
第5章海浪谱....................................................................................（87）
5.1 海洋风浪谱.................................................................................（87）
5.1.1Neumann谱..........................................................................................（87）
5.1.2Pierson-Moskowitz谱..........................................................................（88）
5.1.3 越智-Hubble 6参数谱...........................................................................（91）
5.2 有限风程风浪谱..........................................................................（93）
5.2.1Darbyshire谱.......................................................................................（93）
5.2.2Bretschneider谱....................................................................................（94）
5.2.3 光易谱................................................................................................（95）
5.2.4 JONSWAP谱.......................................................................................（97）
5.3 方向谱.......................................................................................（97）
5.4 ISSC谱.......................................................................................（101）
5.5 ITTC谱....................................................................................（103）
5.6 浅海区风浪谱..............................................................................（105）
5.6.1 井岛-松尾谱..........................................................................................（105）
5.6.2 郭-掘川潜............................................................................................（106）
5.6.3 郭氏谱..............................................................................................（108）
5.7 实测例......................................................................................（109）
第6章海浪的变形..............................................................................（113）
6.1 概述......................................................................................... （113）
6.2 海浪的折射.................................................................................（113）
6.2.1 规则波的折射....................................................................................... （113）
6.2.2 不规则波的折射...................................................................................（114）
6.3 海浪的衍射................................................................................（118）
6.3.1 规则波的衍射.......................................................................................... （118）
6.3.2 不规则波的衍射....................................................................................（118）
6.4 流引起的波浪变形........................................................................（123）
6.4.1 流和波的叠加....................................................................................... （123）
6.4.2 流的折射............................................................................................（124）
6.4.3 流中的风浪.........................................................................................（125）
6.5 海浪的浅水变形和碎浪.................................................................（129）
6.5.1 规则波的浅水变形与碎浪........................................................................ （130）
6.5.2 不规则波的浅水变形..............................................................................（133）
6.6 结语.........................................................................................（140）
第7章环境条件的工程估算.................................................................（141）
7.1 风 .............................................................................................（141）
7.1.1 阵风系数.............................................................................................（141）
7.1.2 垂向分布.............................................................................................（141）
7.1.3 风力...................................................................................................（142）
7.2 波浪的影响.................................................................................（149）
7.2.1 浅水效应............................................................................................（149）
7.2.2 浮动和潜水物体的影响...........................................................................（151）
7.2.3 流的影响............................................................................................（152）
7.2.4 波浪理论.............................................................................................（153）
7.2.5 波能.................................................................................................（156）
7.2.6 桩柱结构.............................................................................................（157）
7.3 流的影响....................................................................................（168）
7.3.1 流的估算准则.......................................................................................（168）
7.3.2 流的作用力..........................................................................................（169）
7.4 冰的影响....................................................................................（173）
7.5 地震的影响.............................................................................（174）
第8章浮动式海洋建筑物在波浪中运动的估算.......................................（177）
8.1 概述.................................................................................... （177）
8.2 浮体在波浪中运动的估算...............................................................（177）
8.2.1 运动方程............................................................................................. （178）
8.2.2 浮体构件的流体动力.............................................................................. （179）
8.2.3 整个浮体的流体动力............................................................................. （184）
8.2.4 系泊力与复原力....................................................................................（184）
8.2.5 定常外力........................................................................................... （188）
8.2.6 不规则波中浮体运动的估算..................................................................... （190）
8.3 浮体在波浪中运动估算方面的理论计算与实验....................................（191）
8.3.1 自由浮体在波浪中的运动......................................................................... （192）
8.3.2 系泊浮体在波浪中的运动........................................................................ （194）
8.3.3 浮体在浅海波浪中运动的理论.................................................................. （197）
8.3.4 浮体在波浪中运动的计算系统程序...........................................................（198）
8.3.5 实体试验.......................................................................................... （198）
8.3.6 今后的课题......................................................................................... （199）
第9章确定半潜式平台形状的基础设计程序..............................................（201）
9.1 概述........................................................................................... （201）
9.2 运动性能与形状设计...................................................................... （201）
9.2.1 设计摇荡小的平台形状........................................................................... （201）
9.2.2 摇荡小的平台形状（主尺度）的确定（第二次近似值）....................................（204）
9.2.3 程序的组成.......................................................................................... （205）
9.3 流体动力的计算........................................................................（207）
9.3.1 三维奇点分布法.................................................................................... （207）
9.3.2 三维有限元法...................................................................................... （207）
9.4 综合设计法.....................................................................（208）
9.5 程序适用实例........................................................................ （209）
9.6 结论............................................................................. （209）
第10章半潜式平台波浪中结构响应的分析系统.........................................（212）
10.1 概述..................................................................... （212）
10.2 电算系统.................................................................... （212）
10.2.1 数据传送，静载荷结构分析.................................................................... （213）
10.2.2 波浪中的运动，波浪外力的分析................................................................ （214）
10.2.3 波浪载荷下立体骨架的分析.................................................................. （214）
10.2.4 响应函数，统计处理方法........................................................................ （214）
10.3 电算系统的计算示例.................................................................. （215）
10.3.1 与模型试验的比较................................................................................. （215）
10.3.2 大型模型的计算示例............................................................................. （215）
10.4 结论..................................................................................... （220）
第11章海洋工程水池试验中的造波问题....................................................（221）
11.1 概述......................................................................................... （221）
11.2 海洋工程水池中波浪试验的目的与分类.............................................（221）
11.2.1 频率响应试验...................................................................................... （221）
11.2.2 大浪中安全性的验证试验...........................................................（222）
11.2.3 海区地形的模拟试验................................................................. （223）
11.2.4 潮流、风与波浪并存的试验...............................................................（223）
11.3 水池波浪试验的相似定律与模型...................................................（223）
11.3.1 动力相似定律.................................................................................（223）
11.3.2Froude相似定律和模型........................................................................ （226）
11.3.3“变态”模型...................................................................................... （228）
11.3.4 二维模型与构件模型......................................................................... （229）
11.3.5 模型尺度比与波浪............................................................................... （229）
11.4 水池造波与造波机....................................................................（230）
11.4.1 水池造波原理...................................................................................... （230）
11.4.2 水深的影响........................................................................................ （234）
11.4.3 驱动装置的特性.............................................................................. （235）
11.5 设计波和水池规则波.................................................................（236）
11.5.1 设计波.............................................................................................. （236）
11.5.2 水池规测波........................................................................................ （237）
11.6 设计谱与水池不规则波............................................................... （241）
11.6.1 设计谱................................................................................................ （241）
11.6.2 水池不规则波制造方法.......................................................................... （249）
11.7 水池中不则规波的特性............................................................. （254）
11.7.1 水池中不规则波的统计特性................................................................... （254）
11.7.2 水池中的不规则波谱............................................................................. （256）
11.7.3 和线性不规则波的差异..................................................................... （256）
11.8 极限波与集中过渡波.................................................................. （259）
11.8.1 异常极大波与极限波............................................................................. （259）
11.8.2 集中过渡波....................................................................................... （259）
11.9 二维谱波与水池短峰不规则波...................................................... （262）
11.9.1 二维谱............................................................................................... （262）
11.9.2 水池短峰不规则波............................................................................... （262）
11.10 结论.......................................................................................（265）
第12章海洋工程试验水池概述..............................................................（268）
12.1 概论......................................................................................（268）
12.2 日本船舶技术研究所海洋工程试验水池.........................................（268）
12.2.1 概况介绍............................................................................................ （268）
12.2.2 海洋工程试验水池的主要设备与其特点...................................................... （278）
12.2.3 水池的设备概况与特点........................................................................... （279）
12.2.4 海洋工程试验水池有代表性的试验实例.................................................... （280）
12.2.5 海洋工程试验水池正在进行的模型试验...................................................... （281）
12.3 挪威海洋工程水动力学技术研究所海洋工程试验水池........................ （281）
12.3.1 概况介绍............................................................................................ （281）
12.3.2 水池设备的结构与布置...........................................................................（283）
12.3.3 可调整的钢池底.................................................................................... （283）
12.3.4 流的装置..........................................................................................（287）
12.3.5 水的过滤与循环装置............................................................................（287）
12.3.6 水平面的控制...................................................................................（287）
12.3.7 造长峰波的液压1号造波机...................................................................（288）
12.3.8 造短峰波的多单元造波机——2号造波机...................................................（289）
12.3.9 控制室...............................................................................................（291）
12.3.10 清除油污试验的辅助设备.....................................................................（291）
12.3.11 联锁装置系统.................................................................................... （292）
第13章张力腿平台的发展研究概况............................................................（293）
13.1 概述.........................................................................................（293）
13.2 近三十年的研究概况.....................................................................（293）
13.2.11954—1966年系基本原理研究阶段............................................................（293）
13.2.21967—1975年为TLP研究的第二阶段..........................................................（294）
13.2.31975年至今为第三阶段..........................................................................（294）
13.3TLP的船型与系泊方式简介.........................................................（294）
13.3.1TLP的主要组成部分............................................................................（294）
13.3.2TLP的系泊方式...................................................................................（295）
13.4TLP在波浪中运动的数学模型与固有周期........................................（295）
13.5 风、潮流对TLP性能的影响............................................................ （296）
13.6TLP的非线性运动特性.................................................................（297）
13.7 单腿断裂时的安全性.....................................................................（298）
13.8.TLP的设计准则.......................................................................... （299）
附录................................................................................................（301）
参考文献.............................................................................................（305） 2100433B
本书共有十三章，分别阐述了海洋工程的设计与海况，工程规范的海况与设计外力，气象与海况的统计和估算，海浪的统计特性，海浪谱，海浪的变形，环境条件的工程估算，浮动式海洋工程在波浪中运动的估算，确定半潜浮动式海洋平台形状的基础设计程序，半潜式平台波浪中结构响应的分析系统，海洋工程水池试验中的造波问题，试验水池概述和张力腿平台的发展研究概况。对海洋工程设计中所涉及的环境因素，外力载荷和运动，结构分析等基础知识以及试验水池的知识等作了较为全面的介绍。
海洋工程是指以开发、利用、保护、恢复海洋资源为目的，并且工程主体位于海岸线向海一侧的新建、改建、扩建工程。可分为资源开发技术与装备设施技术两大部分，具体包括：围填海、海上堤坝工程，人工岛、海上和海底物...
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《工程力学》、《机械设计基础》、《工程制图与机械CAD》、《结构力学》、《海洋工程材料及焊接工艺》、《船舶机电基础》、《海洋工程结构与制图》、《钢结构基础》、《钢结构建造与施工》、《海洋工程建造工艺》、《船舶与海洋工程检验》、《船舶与海洋工程专业英语》。
内容简介
海洋是人类生存环境中最重要的一部分，有志于成为船舶与海洋工程专业工程师的学子们有必要先对海洋工程有一个总的、较全面的了解。《海洋工程基础》内容丰富全面、涵盖了船舶、探测等各个方面。
2100433B
海洋工程可分为海岸工程、近海工程和深海工程等3类。
海岸工程（coastal engineering）：自古以来就很受重视。主要包括海岸防护工程、围海工程、海港工程、河口治理工程、海上疏浚工程、沿海渔业设施工程、环境保护设施工程等。
近海工程（offshore engineering）：又称离岸工程。20世纪中叶以来发展很快。主要是在大陆架较浅水域的海上平台、人工岛等的建设工程，和在大陆架较深水域的建设工程，如浮船式平台、移动半潜平台（mobile semi-submersible unit ）、自升式平台(self-elevating unit)、石油和天然气勘探开采平台、浮式贮油库、浮式炼油厂、浮式飞机场等项建设工程。
深海工程（deep-water offshore engineering）：包括无人深潜的潜水器和遥控的海底采矿设施等建设工程。
由于海洋环境变化复杂，海洋工程除考虑海水条件的腐蚀、海洋生物的污着等作用外，还必须能承受地震、台风、海浪、潮汐、海流和冰凌等的强烈自然因素，在浅海区还要经受得了岸滩演变和泥沙运移等的影响。
海洋工程装备技术课程体系