复合材料船舶底部结构搁浅的性能研究

应用有限元软件ABAQUS/explicit对复合材料船中底部结构与礁石碰撞的动力学过程进行仿真模拟。通过对比分析复合材料船舶在不同航速以及不同材料铺层下的船底结构的搁浅性能,包括接触力、结构吸能及速度变化历时过程,研究表明,在船舶搁浅过程中,船舶初始速度对搁浅性能有很大影响;船舶骨材的吸能要显著于板材;复合材料的铺层形式对搁浅性能的提高具有一定作用。     

救助搁浅船舶的技术应用研究

本文结合案例对搁浅船自身的实际情况进行了简要分析,并集中阐释了救助搁浅船舶的技术应用过程,旨在为相关部门提供更加直观的研究参考。     

小水线面船触底搁浅强度分析研究

采用接触动力学理论,以MSC—DYTRAN为主要分析手段,仿真分析小水线面船触底搁浅过程,求出了典型小水线面船在触底过程中所受到的搁浅载荷、在搁浅载荷作用下的应力传播及分布规律、主要结构的强度性能,得出计算搁浅载荷的经验公式。     

基于首次穿越理论的船舶搁浅风险计算

为研究长江中游航道水位变化对船舶通航安全的影响,根据随机振动的首次穿越理论建立水位变化下船舶搁浅风险定量计算模型,实现不同水位下长江中游航道船舶搁浅风险的定量计算。利用航道水位、船舶吃水及富余水深三者间的动态关系,分析水位变化对允许船舶最大吃水及船舶搁浅概率的影响。利用船舶运动模型推导波浪载荷下船舶升沉运动的位移响应,同时根据首次穿越理论构建船舶首次穿越失效(搁浅)模型。运用Simulink仿真工具箱,根据船舶首次穿越失效模型计算得到不同水位下船舶的搁浅风险。利用该方法计算长江中游典型船舶在不同水位下的搁浅风险,结果表明该方法不仅能量化水位变化下船舶的搁浅风险,还可确定不同船舶搁浅概率对应的水位临界值。     

船舶外壳材料成型三维仿真研究

常规船舶外壳材料成型三维模拟过程,无视船舶外壳材料的导流性能,导致仿真图像密度矢量较低,因此,提出船舶外壳材料成型的三维仿真研究。计算PVC金属导流成型范围内的描述误差,确定弧形三维外壳构件参数,利用参数搭建仿真层级体系,建立三维实体CAD等效仿真模型,对仿真模型结构进行多层化处理后,通过Visual-mesh软件对材料成型后的三维结构进行有限元网格化处理,结合多点匀时拟合成型技术,描述出船舶外壳材料成型图像,以此实现三维仿真过程。最终的实验结果表明:设计方法与2种常规方法进行比较,仿真图像密度矢量均高于常规方法。     

小水线面船搁浅模式及单点搁浅强度计算

小水线面双体船（SWATH）的搁浅强度、潜体碰撞性能与防撞设计是SWATH有别于常规船舶的关键技术。通过对SWATH的吃水特性进行研究，指出SWATH深置于水中的潜体极易与海底擦碰或搁浅，引起搁浅强度问题。分析SWATH的自身结构特点、航行与锚泊过程，提出SWATH可能的两个潜体整体搁浅、两个潜体多点搁浅、两个潜体两点搁浅、单个潜体整体搁浅、单点搁浅。对进入每一种搁浅模式的过程进行力学行为分析，将船舶的搁浅过程划分为接触阶段和搁浅阶段。接触阶段一般会使SWATH潜体局部凹陷或破口，亦有可能出现整船性的损伤：支柱断裂或显著塑性变形、连接桥断裂或连接桥显著塑性变形等。在搁浅阶段，搁浅处船体被抬升可能造成SWATH整船的结构破坏、局部受损结构的“继续破坏”。研究了SWATH搁浅后保证整船结构完整性和结构不变性的能力、抵抗局部受损结构“继续破坏”的能力。提出应采用的搁浅强度研究方法和思路并对某SWATH实船进行计算。     

浅谈搁浅遇险船脱浅救助

船舶搁浅是船舶常见的航行事故之一,事故发生后,为了避免次生灾害,必须快速、有效地完成对搁浅船的脱浅救助,通常采用救助船协助其脱浅最为快速有效。本文主要介绍专业救助船协助搁浅船舶所需拉力的估算方法,并对成功脱浅实践进行总结。     

船舶转向避让幅度计算的多目标最优化模型

为了获得更加有效的船舶间转向避让幅度，本文在航海避碰系统中引入最优化技术，并分别建立了单船会遇避让参数最优化模型和多船会遇避让参数最估化模型。同时给出了两个模型的仿真计算结果。     

大型船舶出坞过程仿真

根据大型船舶出坞的要求,建立了船舶出坞过程仿真数学模型,包括船舶出坞操纵的基本模型、水动力模型以及拖轮等的作用力计算模型.编程计算了大型船舶出坞过程中的环境载荷,对大型船舶出坞过程进行仿真预报.以17.5万吨好望角型散货船为例,计算了该船受到的总的环境外载荷,并对该船出坞运动轨迹进行仿真预报.     

斜坡式护岸下渡槽内船舶船行波分布规律研究

为研究斜坡式护岸下渡槽内船舶船行波分布规律,同时验证实例工程在最不利工况下的船行波规模,本文采用三维数值仿真模拟计算,选择最不利通航水位以及最大设计代表船型,详细研究了船舶行驶过程中波浪兴起并不断发展的过程。同时,设置若干组对比试验,详细分析了船舶航速、吃水深度两个因素对渡槽段最大波高的影响规律,并基于内河航道工程设计规范(J 12229—2012)附录C中的波高计算公式进行回归分析,得到了实例工程斜坡式护岸渡槽船行波波高计算公式。经检验,波高拟合公式计算值和三维数模计算值较为接近,对减少数值计算有一定的作用。     

升船机提升系统中船厢、水体和钢缆相互耦合作用分析

本文在作者[1]先前采用水弹性理论建立的对整个提升系统的动力特性进行数值研究的理论模型的基础上,首先对船厢变形状态下的缆力表达式作了更为详细的推导,然后以中国船舶科学研究中心的1∶30的缩比模型为对象,从整体角度,对其流固耦合问题,主要是提升过程中船厢内水体的晃荡、提升缆的受力和船厢动态响应,作了数值研究.在提升系统受到船厢内一非对称水波扰动的假定下,分别对船厢简化为刚性和考虑实际弹性的两种情况进行了计算、分析和对比,得出了一些有益的结论.计算结果表明,对升船机这样一个复杂系统,文献[1]中所建立的理论模型及本文的数值计算方法是可行的.     

Dynamics of ships running aground

A comprehensive dynamic model is presented for analysis of the transient loads and responses of the hull girder of ships running aground on relatively plane sand, gravel, or rock sea bottoms. Depending on the seabed soil characteristics and the geometry of the ship bow, the bow will plow into the seabed to some extent. The soil forces are determined by a mathematical model based on a theory for frictional soils in rupture and dynamic equilibrium of the fluid phase in the saturated soil. The hydrodynamic pressure forces acting on the decelerated ship hull are determined by taking into account the effect of shallow water. Hydrodynamic memory effects on the transient hull motions are modeled by application of an impulse response technique. The ship hull is modeled as an elastic beam to determine the structural response in the form of flexural and longitudinal stress waves caused by the transient ground reaction and hydrodynamic forces. A number of numerical analysis results are presented for a VLCC running aground. The results include bow trajectory in the seabed, time variation of the grounding force, and the maximum values of the sectional shear forces and bending moments in the hull girder.     

油轮艏部结构碰撞特性研究

在船舶碰撞中,船艏是主要作用方.船艏结构的碰撞特性是影响船-船碰撞过程中被撞船舷侧结构损伤程度的决定因素.为减少碰撞事故损失,应从碰撞的观点对船艏结构的特性进行研究,提出一种研究船艏的碰撞特性的方法及表征船艏碰撞特性的特征量,据以改进船艏设计.根据船艏结构本身的碰撞破损过程,对船艏结构碰撞力与破损深度的关系、艏部构件在碰撞过程中的损伤形态和能量耗散进行了研究,指出碰撞力曲线是船艏结构的一种固有特性.提出了碰撞力面积密度曲线的概念,它可以用于定量表达船艏结构对其它结构的破坏能力.利用有限元数值模拟方法计算了一艘4万吨船艏的碰撞损坏实例,显示了上述碰撞特征并讨论了提高碰撞数值模拟计算精度的方法.     

柔性、刚性球艏对双壳舷侧结构耐撞性能影响的研究

采用非线性显示动力有限元软件LS_DYNA,对舷侧双壳结构在柔性和刚性球艏撞击下的动力响应进行仿真研究.采用全船有限元模型,考虑船体周围附连水质量对结构动力响应的影响.给出了碰撞力-撞深、能量-撞深曲线以及各构件吸收的能量.仿真结果表明:不同球艏撞击下舷侧内外壳板的破裂时刻、撞深和舷侧结构变形性能都有所不同.     

船舶碰撞机理与耐撞性结构设计研究综述

研究船舶碰撞和触底事故的机理,以及如何提高船舶结构耐撞性是船舶碰撞研究领域的热点.文章介绍了解析法、数值仿真技术和风险分析法的发展与应用特点,阐述了近些年来船舶碰撞、船舶触底、缓冲船首设计、船桥碰撞和船舶与海洋平台碰撞等领域的研究成果,列举了一些降低船舶碰撞和触底事故风险的新型结构设计,并对今后的研究方向提出了若干建议.     

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.     

船舶结构的搁浅数值仿真研究

文章用数值仿真法研究了船舶结构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、受力和能量耗散结果。研究表明,损伤变形集中于搁浅的区域,搁浅力学问题主要考虑局部的船体结构;肋板的存在显著地增加船底结构的抗搁浅能力,使礁石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,抗搁浅作用明显削弱。     

船舶与桥墩碰撞的数值模拟

利用有限元软件,模拟4种不同载重吨位的船舶以不同的速度与某桥墩发生碰撞的过程,演示有限元法仿真计算船桥碰撞问题的一般过程,着重分析船舶和桥墩的损伤程度.在此基础上,归纳出撞深速度、撞击时间-速度和桥墩的应力分布.     

实际海浪环境中舰船大尺度模型试验研究进展

目前对舰船总体性能的研究主要是依靠数值计算、水池模型试验、实际海浪环境大尺度模型试验以及实船海试等方法,以上各种方法均有一定的适用范围.实际海浪环境中舰船大尺度模型试验技术是采用适当缩尺比的自航船模在自然水域环境中进行的试验,可以研究舰船在开阔海域自由航行状态下的各项航行性能.分析各种舰船总体性能研究方法的优缺点,针对目前舰船总体性能理论与试验研究存在的问题分析开展舰船大尺度模型海上试验研究的必要性,综述国内外大尺度模型试验技术的发展现状,最后针对该试验技术中的关键技术及热点问题进行总结与展望.     

基于小波理论的频带自适应故障选线法及其在船舶电网中的应用

针对船舶电网小电流故障接地时的选线难题,结合船舶电网中性点的接地方式以及拓扑结构特征,对故障接地的暂态过程进行深入分析,之后提出一种基于小波理论的暂态分量故障选线方法,检测零序电压信号的奇异性及突变点的时间信息,提取故障发生时刻前后各一周期的故障信号作为启动选线程序的引导条件,多尺度小波分解故障信号并自适应选择故障暂态特征信息最明显的频带分量进行小波重构,依照定义的能量因子计算各线路的暂态能量实现故障选线。最后通过仿真计算验证了该方法具有较强的抗干扰能力,选线准确可靠。