基于FBG传感器的船体结构实时监测系统

为实时监测船舶在高速航行时船体结构的状态,评估船体关键部位的强度,提高船舶的安全性.基于FBG传感技术,结合船体结构特征,采用信号处理和强度评估等理论,构建船体结构强度监测体系,以实现船体结构典型位置技术状态监测及预警判断.研究成果可为各种类型船舶的安全健康监测提供一定的借鉴和参考.     

基于半潜驳的坐底式风电安装船改造设计及应用

为解决现有海上风电安装设备的不足,将原"三航工5"半潜驳改造为坐底式风电安装船,并研制一套船体结构应力监测系统,对国内某海上风场砂性地质条件引起的冲刷和船底掏空进行监控。实际工程应用表明,改造后的船舶在安全性和工效上满足坐底安装风机的要求。     

“雪龙2”船体监测及辅助决策系统设计

船体结构强度是影响冰区船舶航行与作业安全性的一个重要因素。我国自主建造的"雪龙2"号船上设计安装1套船体监测及辅助决策系统,利用预埋在船体各部位的光纤传感器测量结构应变、结构温度、加速度等信息,通过相应数据处理实时评估结构强度,给船员提供结构安全警示功能并给出航行作业过程中的辅助决策。该系统有利于提高"雪龙2"号船的结构安全性。文章对"雪龙2"号船上安装的船体监测及辅助决策系统设计进行详细介绍,对其他船舶安装应力监测系统有一定的工程借鉴意义。     

船体长期监测系统的应用现状及发展趋势

船体长期监测系统(SHLTMS)用于对船体重要结构、关键构件及敏感部位进行结构应力实时监测和船体强度在线评估,时刻了解船体在各级海况下船体各部分的应力状态及运动状态。它对保障船体结构和人员安全、指导船舶的操纵以及船体寿命评估具有十分重要的意义。本文首先对船体长期监测系统进行概述,简要介绍船体长期监测系统的工程价值,接着对船舶长期监测系统的发展与应用现状进行分析,详细阐述国内外一些具有代表性的工程应用成果。最后对船舶长期监测系统存在的问题和未来发展趋势进行论述,为后续研究提供借鉴。     

船体长期监测系统的应用现状及发展趋势

船体长期监测系统(SHLTMS)用于对船体重要结构、关键构件及敏感部位进行结构应力实时监测和船体强度在线评估,时刻了解船体在各级海况下船体各部分的应力状态及运动状态.它对保障船体结构和人员安全、指导船舶的操纵以及船体寿命评估具有十分重要的意义.本文首先对船体长期监测系统进行概述,简要介绍船体长期监测系统的工程价值,接着对船舶长期监测系统的发展与应用现状进行分析,详细阐述国内外一些具有代表性的工程应用成果.最后对船舶长期监测系统存在的问题和未来发展趋势进行论述,为后续研究提供借鉴.     

船体结构应力监测点的选取方法研究

船体结构应力实时监测系统通过在船体结构中植入应变传感器实现对结构强度的实时监测与评估.文章对船体结构应力实时监测系统中应力监测点的选取方法进行了研究.通过全船结构有限元分析方法得到船体结构在外载荷作用下的结构应力响应,在此基础上对结构监测点进行选择,通过根据高应力部位和考虑海况信息两种途径对监测点进行选取,并依据选定监测点位置处的受力特点给出了传感器的布置方法,最后给出了一条船的应用实例.     

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。     

半潜驳改造为坐底式风电安装船的设计及应用研究

为解决现有海上风电安装设备的不足,将原“三航工5”半潜驳改造为坐底式风电安装船,并研制了一套船体结构应力监测系统,对国内某海上风场砂性地质条件引起的冲刷和船底掏空进行监控,实际工程应用表明改造后的船舶在安全性和工效上满足坐底安装风机的要求。     

高桩码头结构安全监测预警模型及工程应用*

高桩码头结构在服役期内会出现不同程度的损伤,导致码头结构安全性降低。为保证码头长期安全运行,可通过实时监测确定码头运行状态并及时预警。提出一种高桩码头结构安全监测预警模型,采用不同结构状态的设计控制值作为不同级别的预警阈值,每级预警阈值对应不同的风险程度,针对不同级别的预警提出相应处置措施。将该预警模型应用于南京港某高桩码头的安全监测,对可变荷载作用下码头结构位移和桩基应变进行实时监测,并计算设置码头结构位移和桩基应变三级安全预警阈值。结果表明,码头安全预警阈值的设置及安全告警的应对措施科学有效,实现了码头结构全工况整体技术状态评估和安全预警。     

船体结构疲劳评估与强度在线监测系统

大型船舶的服役寿命在20年以上,为了确保船舶营运过程的结构安全性,必须要对船体结构的疲劳特性和强度特性进行加强。本文针对船体结构的疲劳、强度特性问题,设计了一种在线式的船舶监测系统,该系统采用光纤光栅传感器采集船体结构的应力、应变,并结合数据分析和处理系统进行船体结构的疲劳评估,及时发现船体结构中的裂纹等缺陷,提升船体的安全性。     

船体结构应力监测及健康评估系统

针对长期服役舰艇承载能力下降的问题,设计一套船体结构应力监测及健康评估系统。论述船体结构应力监测及健康评估系统的研究现状,介绍系统功能模块、软硬件实现途径以及系统需要解决的关键技术。通过对船体结构监测数据的实时采集、存储、监测、报警和评估,该系统可以及时预报故障并降低维护成本,对舰艇的使用、维护、修理和建造具有重要的指导意义。     

拖网渔船门架局部强度直接计算方法研究

大型拖网渔船在起网时,拉网纲绳通过门架的支撑,利用起网绞车将网具沿艉滑道拖到甲板上,此时门架和船体支撑结构受到较大的载荷。考虑门架和船体支撑结构的局部强度对安全影响较大。文中采用有限元软件MSC.Patran/MSC.Nastran对门架和船体支撑结构的局部强度进行直接计算,并将计算结果与许用应力值进行比较,证明构件强度满足使用要求,此方法适用于门架和船体支撑结构的局部强度的校核。     

运梁船局部强度直接计算方法研究

为便于水上桥梁施工,运输桥梁预制梁片的运梁船得到了广泛的应用。运梁时,梁片的重量载荷通过工字钢传递给船体,船体受到的局部集中载荷较大,船体结构受力过程复杂。文中采用有限元计算软件MSC.Patran/MSC.Nastran对船体结构局部强度进行直接计算,并将计算结果与许用应力值进行比较,证明构件强度满足使用要求,此方法适用于运梁船局部强度的校核。     

超规范散货船船体结构总纵强度有限元分析

对"超规范船舶"总纵强度的校核,规范上的经验公式及常规计算方法已不再适用。以某超规范散货船为例,采用全船有限元分析方法,利用SESAM软件建立水动力模型进行波浪预报并导出设计波,利用MSC.PATRAN建立全船结构有限元模型并施加设计波载荷、货物载荷等对船体结构总纵弯曲强度进行了计算评估。计算结果表明结构应力在许用范围内,且该方法能够准确地反映船体结构的变形和应力分布情况。设计者可以针对高应力区域进行局部加强,这对"超规范船舶"船体结构设计及优化具有重要指导意义。     

基于光纤光栅传感技术的圆沉箱靠船墩结构健康监测*

采用FBG传感技术对某港区30万吨级原油泊位工程主体结构圆式沉箱靠船墩进行应变测试;利用虚拟仪器开发软件LabView作为开发平台,建立结构实时健康监测系统.对码头主体工程结构的应力情况进行实时监测、及时识别结构的累积损伤并评估其使用性能,对可能出现的灾害提前预警并建立相应的安全预警机制,提高码头主体工程结构的安全性和可靠性.所监测得出的钢筋应变结果,可以加深对圆沉箱结构在复杂外部环境下动力响应的了解,对类似结构的进一步研究发展具有现实的意义.     

冰区航行中船体结构冰压力分布特性的离散元分析

冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息.本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大小.在冰压力的计算中,考虑时间上的累积效应,即累积最大值和累积平均值,从多个角度分析了船体结构表面的冰压力危险区域和冰压力分布特性.通过船体结构直行破冰的离散元模拟,分析了船体结构的总体冰载荷和局部冰压力.为验证本文方法在船体结构冰压力分析中的可靠性,根据冰载荷的IACS规范计算了船体结构与大块浮冰自由碰撞过程,对比分析了碰撞点上的冰压力.计算结果表明,离散元计算结果与规范对比误差保持在6.7％～18.1％之间.本文方法为冰区船舶的设计研发提供了可靠的分析手段,其计算结果可为船体结构的冰区航行安全预警和冰载荷监测提供合理的辅助决策信息.     

多用途船船体应力监测系统布置

根据某型多用途船大开口箱型货舱结构特点,有针对性地布置安装船体应力监测系统,通过该系统的多通道传感器获取船舶营运阶段实时数据,采用数字孪生技术将实船采集的应力监测数据和船舶有限元模型映射与互联,实现营运船舶的船体结构疲劳寿命、不同装载工况下结构强度分析和预测、不同海况下结构应力分布的实时监控和结构安全评估,取得中国船级社智能船体的船级符号。     

围网渔船主桅结构强度直接计算方法研究

美式围网渔船在渔捞作业时,主、辅吊杆受到了力最终传递到桅杆上,桅杆和船体支撑结构受到较大的载荷,受稳性影响,桅杆构件不能过大,考虑桅杆和船体支撑结构的局部强度对安全影响较大.文中采用有限元软件MSC.Patran/MSC.Nastran对桅杆和船体支撑结构的局部强度进行直接计算,并将计算结果与许用应力值进行比较,证明构件强度满足使用要求,此方法适用于围网渔船桅杆和船体支撑结构的局部强度的校核.     

起重船基座局部强度直接计算方法研究

起重船专供水上作业起吊重物用,在水上工程施工和船舶货物、重件起重等方面得到了广泛的应用。作业时受到的局部集中载荷较大,船体结构受力过程复杂。吊机基座及船体结构局部强度对安全影响较大。文中采用有限元计算软件MSC.Patran/MSC.Nastran对基座及船体结构局部强度进行直接计算,并将计算结果与许用应力值进行比较,证明构件强度满足使用要求,此方法适用于吊机基座局部强度的校核。     

不对称船体结构总纵强度计算方法及影响分析

传统的船体结构总纵强度梁理论计算一般是基于对称的船体横剖面,文中提出了不对称船体结构梁理论弯曲正应力的计算方法,并选取样船作为算例,结合有限元计算进行弯曲正应力对比分析,验证梁理论计算的准确性。同时对比将不对称结构视为对称结构时的梁理论计算总纵弯曲正应力,提出不对称结构对总纵强度的影响。