考虑液货晃荡的油船运动与结构响应研究

研究液货晃荡对油船运动响应及结构响应的影响。在考虑液货晃荡与忽略液货晃荡情况下,考察不同载液率与不同浪向角时油船的横摇运动响应。分析液货晃荡对油船的总纵强度响应的影响,包括最大扭矩、最大垂向弯矩、最大水平弯矩作为控制参数时的设计波参数及结构应力分布特征。分析液货晃荡对油船的疲劳强度响应的影响,包括满载状态下的疲劳损伤沿浪向角的分布及疲劳评估。这项研究对油船结构设计及评估具有一定的参考意义。     

晃荡对CSR油船设计的影响

为明确船舶营运过程中晃荡载荷对不同船型液货舱构件的影响,基于《散货船和油船结构共同规范》,分析晃荡载荷的形成及决定晃荡载荷的因素,结合纵向和横向晃荡在油船中的具体载荷水平,分析晃荡运动对CSR油船液货舱结构的影响,以VLCC制荡舱壁为优化目标,提出新的设计方案,采用MSC.Patran&Nastran有限元分析软件,论证制荡舱壁局部开孔的可行性。     

波激振动和砰击颤振对大型油船疲劳强度影响研究

文章给出线性波激振动和砰击颤振引起的大型油船结构疲劳贡献度的计算方法。基于三维线性水弹性理论可计算得到包括刚体和2节点的振动模态下的垂向弯矩的传递函数,采用谱分析法对某30万吨油船进行结构疲劳强度计算,分析波激振动对船体结构疲劳损伤影响;基于二维非线性波浪载荷程序（含砰击颤振的波浪载荷）,采用时域方法对该油船进行船体梁弯矩计算,分析砰击颤振对船体梁弯矩及疲劳载荷的影响;结果表明对于该类大型油船波激振动和砰击颤振对船体的结构疲劳损伤的影响不可忽略。     

基于晃荡载荷的液舱结构强度研究

通过液舱晃荡载荷的数值模拟与模型试验对比分析,验证数值模拟方法适用于目标船液舱晃荡载荷的计算。基于晃荡载荷数值计算结果,采用2种方法对晃荡冲击载荷简化处理,对目标船液舱进行动力响应分析,并与规范晃荡载荷下液舱结构响应对比分析,得到液舱结构在晃荡冲击载荷作用下的响应和结构强度评估的工程分析方法,为目标船液舱结构设计提供依据。     

油船晃荡液货舱风险及其危害分析

文章针对油船晃荡液货舱的一些潜在风险,归纳总结油气处理的各种方法,研究目前油船晃荡液货舱油气常用处理办法,从油船晃荡液货舱系统、油船装载货油、卸载货油以及洗舱等油船晃荡液货舱系统作业过程出发,总结得出油船的混合气体逃逸、货箱撞击和海上溢油等主要风险并分析了风险的整个产生过程和其存在的危害。     

液货晃荡对双壳油船碰撞性能的影响研究

利用ANSYS/LS-DYNA分析载货情形下的双壳油船发生碰撞导致舱内液货发生晃荡时,晃荡载荷对舷侧结构碰撞性能的影响,并将所得结果与空载状态下的碰撞事故进行比对,发现液体晃荡对碰撞性能的影响主要体现在当撞击船接触到被撞击船内壳时,舱内液体动能较大,对碰撞性能产生显著影响,舱内液货能有效吸收撞击船的撞击能量,使得撞击速度快速下降,同时由于舱内液货与舱壁之间的耦合作用,使得碰撞力增大,导致内壳受损更为严重,造成内壳提前破裂。     

独立B型LNG船液舱结构晃荡强度研究

采用直接计算法对170 000 m3LNG船的液舱晃荡强度进行评估。建立独立B型LNG船液舱有限元模型,按DNV相应规范计算晃荡载荷并进行结构安全评估。通过使用块单元和接地弹簧单元分别对垫块进行模拟,对比液舱结构在相同晃荡载荷作用下的响应,研究这2种模拟方式对独立B型LNG(SPB型)液舱结构晃荡强度分析的影响。分析结果可为独立B型LNG船(SPB型)的液舱结构晃荡强度评估、液舱结构优化提供有效依据,对同类LNG船的设计开发具有参考意义。     

液货黏度对双壳油船舷侧结构碰撞性能的影响

为探究液货黏度对双壳油船舷侧结构碰撞性能的影响,以5万吨双壳油船为目标船,以5万吨散货船为撞击船,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行船舶碰撞数值模拟。在此基础上,对碰撞过程中产生的碰撞力、结构变形和结构吸能等参数进行对比分析,阐述舱内不同的液货黏度对双壳油船舷侧结构损伤机理及碰撞性能的影响。研究结果表明:在货油运输过程中,不同的液货黏度对双壳油船舷侧结构碰撞性能的影响很小,在其碰撞性能的研究过程中可不考虑液货黏度的影响。     

FSRU船舶运动与液舱晃荡的耦合分析

文中基于线性势流理论,对规则波中带液舱的FSRU船舶进行运动响应分析,考虑液舱晃荡与船体运动的耦合,得到6个自由度下的水动力系数和运动响应理论值.同时应用由BV开发的高效率水动力分析软件Hydro STAR,研究考虑液舱晃荡时FSRU运动响应,求得各自由度运动响应算子RAO.最后,比较了考虑液舱晃荡与不考虑液舱晃荡时,FSRU运动响应的变化;在此基础之上讨论了液舱载液率和液舱布置对FSRU运动的影响.     

液货舱晃荡仿真及结构强度评估

大型船舶液货舱内的晃荡问题十分突出,为保证大型液货船的营运安全,有必要对晃荡载荷作用下的结构强度评估加以研究。文章首先用Dytran程序对某化学品船液货舱部分装载水平下的液面晃荡进行了仿真,得到监测点处的压力时历曲线以及典型时刻液面状态。仿真结果表明,应用HCSR规范中的简化公式计算晃荡载荷对液货舱大部分区域是合理的,但在高装载率下发生冲顶现象时舱顶角隅处的冲击压力远高于规范值。在此基础上,对晃荡载荷与其他载荷的组合方式、工况及需重点校核的构件进行了初步探讨,并根据此方法对某8万吨化学品船No.4货油舱进行了晃荡载荷作用下的结构评估。     

Hull-girder reliability of new generation oil tankers

A series of new generation oil tankers is presently under construction. These ships differ from traditional oil tankers by their unusual form and therefore direct hydrodynamic analysis is used to determine design vertical wave bending moments instead of adopting IACS rule values. The purpose of the paper is to quantify changes in hull-girder reliability resulting from the new design features. To achieve this, first-order reliability analysis is carried out with respect to ultimate collapse bending moment of the midship cross section of a new generation oil tanker and of a conventional “rule” designed oil tanker. The stochastic model of wave-induced bending moment is derived from direct hydrodynamic analysis performed according to IACS Recommendation No. 34 Standard Wave Data, Rev 1, 2000. The probability distribution of the still water bending moment is assumed based on the data from loading manuals. The model uncertainties of linear wave loads, non-linearity of the response as well as load combination factors are included in the reliability formulation. The reliability analysis is performed for three relevant loading conditions: full load, ballast and partial load and for two states of the hull: the “as-built” hull and “corroded” hull according to anticipated 20-year corrosion. One of the most interesting conclusions from the study is that the annual hull-girder reliability of new generation oil tanker is increased considerably compared to the conventional oil tanker. Sensitivity and parametric studies are performed with respect to random variables representing modelling uncertainties. The results of a sensitivity study enable sorting of pertinent variables according to their relative importance, while parametric study is used to quantify changes in the reliability indices for moderate variation of input parameters. Furthermore, some other results and discussions are presented pointing out the benefits of introducing the ship reliability methods in design practice, especially if this refers to new designs.     

半潜式起重船波浪载荷预报

采用数值分析软件Sesam/HydroD对某半潜式起重船在航行状态和起重作业状态下的波浪载荷进行长期预报和短期预报.在航行状态下,预报得到的最大波浪弯矩和剪力分别为规范值的1.4倍和2.0倍,用于进行结构疲劳评估(超越概率为10-2)的波浪弯矩最大预报值约为用于进行结构强度评估(超越概率为10-8)的波浪弯矩最大预报值的20％.在起重作业状态下,预报得到的波浪弯矩最大值约为航行状态下的15％.预报得到的波浪载荷结果和船舶运动响应结果可应用到船体结构强度和疲劳分析中,供船舶设计参考.     

圆筒型FPSO上部模块支撑结构疲劳分析

与船型FPSO相比,圆筒型FPSO没有明显的总纵弯曲,上部模块与船体结构之间通常采用刚性支墩来连接,水平运动所产生的弯矩和装/卸载引起的船体垂向变形对模块支撑结构的影响较为显著。因此,以“希望6号”圆筒型FPSO上部模块支撑结构为研究对象,基于DNVGL船级社规范,介绍一种简化疲劳分析方法。以FPSO运动加速度和船体变形载荷作为载荷输入条件,利用SESAM/GeniE软件进行有限元分析,得到结构在所有组合工况下应力的扫描计算结果。根据作业海域各个方向波浪发生的概率,运用简化疲劳分析方法计算得到所关注节点的疲劳损伤和各个工况对结构节点疲劳损伤度的贡献。结果表明,所关注节点的疲劳强度均满足设计疲劳强度要求;同一节点的疲劳损伤对不同浪向的敏感度不一样。该简化疲劳分析方法同样适用于承受周期性载荷的FPSO上部模块主结构和其他型式海洋结构物的疲劳分析。     

某化学品船液货舱晃荡强度分析

液货舱内液体的晃荡问题是液货船结构分析中一项十分重要的内容。文章根据意大利船级社规范相关规定,对一艘化学品船的两个液货舱进行了晃荡强度方面的校核,为今后液货船船体结构强度的规范审图和设计提供有价值的参考。     

油船结构强度设计和审图要点

以32万t超大型油船为例,参照国际船级社协会油船共同结构规范的要求,对油船的结构强度设计作了详辟研究,并提出了油船结构审图中规范校核以及有限元分析时,包括屈服、屈曲、疲劳等方面应注意的问题。     

破损舰船运动与波浪载荷预报方法

为了研究舰船舱室破损对船体运动与波浪载荷的影响,采用三维频域势流理论,计算了发生第二类舱室破损后舰船在斜浪规则波上的运动与垂向弯矩。以一典型破损情况为例,计算了船舶破损后的浮态及稳性,并与破损前进行了比较,结果显示,横摇运动及垂向弯矩明显增加,而其它5个自由度运动则有所减小。基于船舶静力学原理,分析了舰船破损对浮态及稳性的影响。最后,使用格林函数法研究了舱室进水导致的液舱晃荡,结果表明,液舱晃荡附加质量在某些频率附近有明显的共振效应,必须通过阻尼系数考虑流体粘性的影响,避免产生非物理结果。     

53000吨特涂舱化学品/成品油船的分舱优化

化学品/成品油船的分舱原则不仅要满足国际公约、规则及船级社规范,还要综合考虑完整稳性、破舱稳性以及总纵强度的影响.文章介绍了中船重工船舶设计研究中心有限公司开发的53000DWT IMO II型特涂舱化学品/成品油船的分舱优化设计过程,对设计人员在同吨位液货船分舱设计方面有一定的参考作用.     

船舶结构疲劳评估简化方法对比研究

讨论船舶结构疲劳强度校核的简化方法的应用及计算步骤,基于CCS及CSR规范,以一艘40000t成品油船为实例,进行疲劳评估计算,并分析比较用两种方法计算的差异和相近之处.     

Comparative assessment of liquid sloshing in dry and wet storage tank of floating offshore platform

In order to explore the characteristics of the single-layer liquid sloshing in offshore dry oil storage tank and the two-layer liquid sloshing in offshore wet oil storage tank, two series of experiments were carried out: one was free surface sloshing in a closed rectangular tank partially filled with colored water, and the other was interfacial sloshing in the identical tank but completely filled with white oil and colored water. The tank was mounted on a shake table and was subjected to harmonic horizontal excitation with different excitation amplitudes and a wide range of excitation frequencies, including the first seven natural modes of single-layer or two-layer liquid system. The present study find that the frequency responses of interfacial sloshing wave are analogous to those of the free surface sloshing wave, but smaller in amplitudes. The experiments also produce results that are unique to the two-layer liquid sloshing. For example, when the external excitation frequency is equal to or close to the odd mode natural frequency of two-layer liquid system, a complicated three-dimensional (3D) gravity-capillary wave might be generated at the oil-water interface. Finally, the comparisons of free surface and interfacial sloshing in the viscous damping ratio, higher sloshing modes, impact pressure amplitude and mass center displacement were conducted, which revealed the superiority of wet storage technology in structural safety and dynamic stability.