舰船修理期间船体变形因素分析及测量方法研究

文章结合某型船推进柴油机出舱工程,分析了舰船等级修理或改换装期间船体变形产生的原因、种类以及对舰载武器系统等的影响;结合目前的应用现状,对常用的船体变形测量技术研究方法进行了介绍,包括应变片测量法、光学测量法、惯性测量法及摄像测量法。着重研究了摄像测量在大型设备出舱工程中的应用情况,对开展修理中的变形监测与控制具有理论及实践指导意义。     

舰船船体变形及其测量方法

从舰船船体变形对测量设备影响的客观存在出发,讨论了船体变形产生的原因和船体变形测量的必要性,进而介绍了目前船上使用的大钢管基准法等变形测量方法,以及近几年提出的一些船体变形测量新方法如像机链位姿传递摄像测量方法等,探讨了船体变形测量技术的发展趋势。     

摄影测量技术在基于图像的船体变形测量技术的应用

船舶船体结构的稳定性是影响船舶航行的关键因素,受多种因素的影响,船体易出现变形问题,增大导航系统中参数的误差。为及时发现船体变形问题,要采用摄影测量技术对船体变形进行连续检测,快速识别坐标误差和修正,以保证船体结构的稳定性,有效控制船体变形。本文分析摄影测量技术的优势,提出了摄影测量技术在基于图像的船体变形测量技术中的具体应用,并进行船体变形测量的应用仿真分析,测量结果表明符合实际测量的要求。     

基于角速率匹配法的船体变形实船测量技术研究

针对船体变形测量技术大多处于理论仿真的局限性,提出了基于实船试验的船体变形测量技术,考虑到测量速度的需要及静态变形角缓慢变化的特征,推导了基于角速率匹配法"准静态"模型。采用Kalman滤波技术对Mochalov模型和"准静态"模型下的变形角进行了估计,从实船试验的角度验证了船体变形的产生原因,拓展了"准静态"模型适用范围,进一步分析了舵操作对船体变形角的影响。试验结果表明,"准静态"变形角对缓变静态变形角跟踪效果良好,提高了静态变形角的测量精度,为光纤陀螺船体变形测量技术的实际应用奠定了坚实的基础。     

基于FGU的船体变形测量技术中时间延迟补偿方法研究

基于光纤惯性测量单元(Fiber Gyro Unit,简称FGU)的角速率匹配法是船体变形测量技术的发展方向,但是在实际应用中两套测量单元之间存在时间延迟,会影响船体变形测量精度。该文分析了时间延迟的产生机理以及时间延迟对变形估计的影响。并基于二阶马尔科夫模型对船体变形建模,建立卡尔曼滤波状态方程和量测方程,提出了一种时间延迟补偿方法,将时间延迟扩充为状态量,对其进行实时的估计和补偿。最后通过仿真并结合实船试验数据,对比分析了时间延迟补偿前后的变形估计效果,验证了此方法的有效性。     

建造中的船体在船台上的应力松驰现象研究

为得到建造中的船体在船台上的船体变形数据,基于FBG技术设计了船体在船台上的蠕变和应力松驰现象的监测系统,将该系统布置在实际船体结构上,测量了在船台上受结构蠕变和结构应力松驰现象综合作用所造成的船体结构变形,分析了监测过程中造成船体结构变形的因素,指出应力松驰是主要因素。数据分析表明:利用FBG传感技术进行船体变形长期监测是可行的;船体在船台上存在结构蠕变和应力松驰现象。最后,并基于壳体理论估算了船台上的船体结构的内应力释放速率。     

标准海堤变形测量方法探讨

主要研究了海堤工程施工中变形监测的特点与要求、对于进行水平位移监测的方案设计进行了详细的论述,此方法主要包括基准线法,导线法,摄影测量法,GPS测量法,文中的探讨的结论可为实际标准海堤变形测量提供参考。     

对轴系校中影响的船体变形研究

以某大型集装箱船和大型油船为实例,提出了适用于轴系校中的船体变形计算原则,建立了轴系中心线相对变形的计算方法和流程.通过对轴系中心线垂向相对变形的有限元计算,研究和分析了船舶各工况时,轴系中心线变形的态势,提出了轴系校中所应计算的工况、各工况船体变形值的应用方法,并建议将反变形法用于轴系校中技术.     

考虑船体变形的INS/GPS/CNS组合系统研究

针对船体变形对INS/GPS/CNS组合导航系统的影响,研究了船体变形的抑制、变形测量以及补偿方法.对船体变形特性以及变形对组合系统的影响进行分析研究,建立了船体变形的数学模型;提出了船体变形的补偿方案,进行了考虑船体变形的联合卡尔曼滤波器设计.仿真结果表明,所提出的船体变形补偿方法是切实可行的,有效地克服了船体变形对INS/GPS/CNS组合系统的影响,保证了系统的精度.     

针对船体变形测量的计算机视觉位姿估计技术

现代大型舰船装载大量的高精度电气设备,比如光电探测设备、武器系统等,而船舶变形和位姿变化会导致船载设备与船体产生运动偏差,降低设备的精度。针对这一问题,结合计算机视觉技术,开发一种针对船体变形和位姿估计的系统。介绍系统的原理和工作步骤,并对该系统的船体变形测量性能进行仿真测试。     

高能搁浅下双层底结构的损伤特性研究

船舶搁浅事故会引起船体破损、环境污染和人员伤亡等严重后果.研究船舶搁浅,不仅有利于海上生命安全、防止海洋污染,还可为船体结构的抗冲击设计及规范航运繁忙区域中船舶的航速、操作规程提供一定的依据.本文用数值仿真法研究了船舶高能搁浅中的内部力学问题,分析了典型双层底结构的损伤变形、受力和能量耗散等结果,提出了一种新式的抗搁浅YF双层底结构,并与原结构进行了比较.研究表明,损伤变形集中于结构与礁石相接触的区域,高能搁浅内部力学问题的研究可以主要考虑局部的船体结构;肋板的存在显著增加了船底结构的抗搁浅能力;高能搁浅过程中,由于垂直方向的接触力,礁石对双层底的垂向贯入量会略有减小;当纵桁远离搁浅区域时,它的吸能能力无法发挥,抗搁浅作用很弱;YF双层底结构比原结构具有更大的吸能能力和抗搁浅力.     

浅谈船用薄板焊接变形的控制

为了减轻结构质量、提高舰船性能,舰船上层建筑等部位普遍采用薄板焊接结构,而薄板变形将严重影响焊接质量和舰船外观。文中论述了薄板焊接变形的成因、设计与工艺控制方法,这些方法的使用将为优化薄板变形的控制工艺提供帮助。     

大型复杂船体分段焊接变形研究

为了预估大型复杂船体分段的焊接变形,运用热弹塑性法计算典型结构的焊接变形,得出典型船体分段的固有应变,采用固有应变法计算该船体分段焊接变形,并与实测结果进行对比验证。结果表明:采用固有应变法计算大型复杂船体分段的焊接变形是可行的;船体分段焊接变形呈现整体外张的趋势,且两舷侧边缘位置的焊接变形量最大。     

用于轴系校中的船体变形计算研究

船体变形是影响船舶推进轴系校中质量的一个非常重要的动态因素.在综合考虑引起船体变形的三种主要因素的基础上,以76000t成品油轮为例,计算了极限装载状态下的重力分布和极限海况时的波浪载荷.通过对整船有限元模型合理施加重力、浮力及环境温度载荷,并模拟船舶水弹性约束,得到船体二层底的局部变形,为在轴系校中计算中计入船体变形的影响奠定了基础.     

京杭运河淮阴二线船闸大修工程变形观测分析

建设中或建成后的船闸建筑物,在其运营、建造、主体建筑物技术改造和大修等过程中,由于各种因素的影响,都会产生一定的变形.以淮阴二线船闸大修工程为例,讨论船闸变形观测的内容、方法、要求以及可参考执行的标准等,具有一定的普遍性、实用性和参考性.     

基于简化解析方法的舷侧结构碰撞吸能分析

船体结构破裂前因产生塑性变形而吸收能量的能力是衡量结构耐撞性的重要指标之一,提出一种简化解析方法对船舶舷侧结构的基本构件梁和板进行吸能能力计算,并将该方法应用于单壳船舷侧结构的碰撞分析.通过系列计算结果比对,从防撞角度对舷侧结构设计提出合理建议.     

船舶修造中焊接变形的控制与矫正措施

在船舶的建造与维修中常常发生焊接变形的情况,对船舶的质量以及运行造成了安全隐患,并使相应的成本费用提高,对于我国航运事业来说形成了制约与阻碍。在船舶焊接施工过程中,导致其焊接变形的因素众多,必须深入地进行分析研究。文章介绍了船舶修造焊接过程中的变形情况,提出了对变形情况进行的矫正方法与应对措施。     

船体大变形对轴系校中的影响

在对轴系校中的影响因素研究中,国内外研究者大多将精力集中在轴承热位移、油膜刚度变化等方面,随着船舶的大型化,船体大变形已经成了影响轴系校中的主要因素之一。文章依据有限元方法的基本原理推导了适合轴系校中的计算公式,并利用Visual Basic编写了对应的计算软件,结合船体变形数据,分析了船体变形对轴系校中的影响程度,为船舶轴系校中计算及检验提供了参考。