渔船浮心垂向坐标及横稳心半径的估算公式

在船型论证和初步设计中,稳性校验是个重要步骤,常用的方法是按近似公式估算浮心垂向坐标及横稳心半径,再根据装载情况,按一定的稳性衡准校核初稳心高。根据船舶原理,初稳心高     

某半潜船叠船系统下潜作业过程中的稳性研究

以某60 000载重吨半潜船为例,利用中国船级社开发的稳性计算软件Compass对其在载货下潜作业过程中的初稳性进行研究。针对半潜船搭载双驳船和海洋平台模块形成的"叠船系统",建立把双驳船和平台的重量看作外载荷与计入双驳船的浮力对稳性的贡献2种计算模型,对稳心到基线高度、横稳心高等稳性参数随吃水的变化规律进行研究。结果表明,计入双驳船的浮力对稳性的贡献可有效改善半潜船在下潜作业过程中稳性不足的危险。研究结果可供半潜船运输大型海洋模块新模式的安全评估参考。     

深海爬游机器人多腿位姿对巡游稳定性的影响

[目的]深海爬游机器人是一种新构型潜航器,其多腿位姿会改变周围流场与自身重心的分布。[方法]针对深海爬游机器人左右对称、前后近似对称、上下不对称的特点,建立深海潜航器的操纵性垂直面运动方程,得到相应的稳定性判据和临界速度。采用混合网格计算深海爬游机器人纯升沉和纯俯仰运动的水动力系数,并与试验值进行对比,然后结合判据,判定纵向展开位姿、横向展开位姿和着底位姿这3种位姿下深海爬游机器人的静稳定性和动稳定性,分析运动稳定性的主要影响因素。[结果]结果表明,深海爬游机器人的3种位姿均处于静不稳定和条件动稳定状态,设计航速低于临界速度,能满足直线稳定性的要求;静稳定性主要受与垂向力有关的位置导数的影响,其中横向展开位姿的最好,落地位姿的最差;动稳定性的优劣主要受与垂向力有关的位置导数、初稳心高和结构布局的影响,其中落底位姿的最好,横向展开位姿的最差。[结论]深海爬游机器人多腿位姿的水动力和稳定性规律能较好地指导控制设计并使之安全运行。     

深海应急救生舱波浪中的运动响应数值分析

为探明浮力材料配置体积对深海应急救生舱水面耐波性能的影响,运用CFD软件进行浮力材料3种不同配置体积的深海应急救生舱在水面规则波下横摇和垂荡运动的数值模拟,得到横摇和垂荡运动频响曲线,采用统计分析方法,求得3种深海应急救生舱在三级、四级和五级海况下横摇和垂荡运动幅值。分析结果表明,深海应急救生舱浮力材料配置体积对深海应急救生舱水面耐波性能有较大影响,在满足总体要求和上浮过程安全稳定的基础上,浮力材料配置体积越小,深海应急救生舱的水面耐波性能越好。     

超大型集装箱船参数横摇全面校核与安全评估

[目的]由于超大型集装箱船在波浪中稳性高的变化较为显著,对其参数横摇校核与安全评估要求较高,因此,[方法]基于参数横摇模式,针对在迎浪中航行的某10 000 TEU集装箱船,对其各个装载状况逐一并逐级进行计算。自主开发基于典型弱非线性三自由度模型的数值预报方法,对不满足第2层衡准要求的载况进行时域模拟,并综合考虑航速、波况的影响,全面探索其可能发生参数横摇的工况。[结果]根据衡准结果,得出相应的安全性评估与规避措施:降低重心高度、适当提高航速、尽量避免船舶横摇固有周期约等于2倍遭遇周期等均能有效避免参数横摇的发生。[结论]对10 000 TEU集装箱船进行的参数横摇全面校核评估能够更好地指导超大型集装箱船的总体设计,提高安全水平,具有较高的工程应用及参考价值。     

船舶参数横摇数值计算与力学机理分析

[目的]参数横摇是船舶在波浪中的特殊失稳现象,现有研究认为,波浪经过船体时稳性参数的变化是激发船体横摇的主要原因,但其力学机理并不明确。[方法]首先,基于惯性坐标下的垂荡和纵摇耦合运动方程,以及船体坐标下的横摇运动方程,建立垂荡、纵摇和横摇的混合动力学模型;然后采用所提出的摇荡耦合切片计算方法,数值计算船舶参数横摇运动,分析数值计算的横摇运动规律,并基于能量原理提出发生参数横摇的衡准。[结果]研究结果表明,船舶发生参数横摇的力学机理是,在横摇角增大过程中回复力矩系数吸收的能量小于横摇角减小过程中回复力矩释放的能量;发生参数横摇的衡准是,回复力矩系数一阶谐波分量的相位角位于[0,π]内。[结论]明确参数横摇力学机理有助于深入认识参数横摇失稳模式的物理本质,提出的参数横摇衡准对于船舶第2代完整稳性衡准的制定具有参考意义。     

大型海上浮式结构物的浮态稳性分析

采用NAPA软件,研究大型海上浮式结构物的浮态稳性。通过计算得出静水力曲线的同时对其浮态特征进行分析,在校核计算所设计大型浮式结构物的稳性要求基础上,得出大型海上浮式结构物的排水量随着吃水的增加而增加,其稳心垂向高度随着吃水的增加而逐步降低。     

装卸重大件货物对船舶稳性的影响

为解决装卸船载重大件货物时产生的船舶稳性下降、船体横倾过大等问题,在对重大件货物运输涉及的相关概念进行阐述的基础上,通过对比已有研究成果,运用船舶静力学原理,对装卸载荷时船舶稳性的计算方法进行总结比较,提出一种通用的船舶稳性计算方法。基于该方法,推导考虑吊杆仰角变化的船上重吊在装卸重大件货物时计算船舶初稳心高度及横倾角的方法。分析装卸重大件货物时影响船舶稳性及横倾的基本要素,提出调整船舶横倾的具体方法。以"大富"轮为计算实例,对该方法进行验证。由计算结果可知,计算精度到达实际生产要求,船舶初稳性的变化仅与吊杆的仰角有关,通过调拨压载水可调整由于装卸重物引起的船舶横倾。     

低模高弹体泊松比试验测试方法

[目的]在轴向承载时,低模高弹体存在侧向形变大、均匀性差等问题,常规电阻式应变测试方法难以准确获取材料的泊松比。为了消除试件侧向变形的不均匀性影响,准确获取高分子材料的泊松比值,[方法]基于弹性力学理论,推导了圆柱形低模高弹体在侧向刚性约束时的压缩模量、弹性模量与泊松比的表达式,建立了试验的理论模型。在理论分析的基础上,提出了由钢制套筒侧向约束轴向加载的泊松比测试方案,并开展了天然橡胶及HW-050型浮力材料的钢制套筒约束试验研究,验证了该试验测试方法的有效性及合理性。最后利用ABAQUS软件对浮力材料模型试验过程进行仿真,分析不同钢筒壁厚对试验的影响规律。[结果]研究结果表明,该试验测试方法可被用于准确测量低模高弹体材料的泊松比值,适用于低模量、高弹特性材料的力学性能研究。[结论]研究工作可为相关试验测试提供参考。     

基于多回路理论的异步电机径向电磁力计算

[目的]为了研究变频器供电下的异步电机振动噪声,提出基于多回路模型的异步电机径向电磁力计算方法。[方法]在由定转子基波电流计算气隙磁动势的传统计算方法的基础上,推导由任意定子绕组及转子导条电流计算气隙磁动势及其产生的径向电磁力的解析计算公式。介绍多回路理论及电机各电磁参量的计算方法,建立异步电机多回路动态仿真模型,获得异步电机定子绕组及转子导条电流,推导其产生的径向电磁力的解析公式,并由此计算异步电机径向电磁力,估算其产生的振动。[结果]通过实验验证,发现计算得到的电机振动加速度频率及幅值与实验结果吻合。[结论]所得结论和计算方法可为变频器供电异步电机的低噪声设计提供支持。     

单根加筋板整体屈曲临界应力计算与分析

目前,对加筋板稳定性的研究多采用有限元法,缺乏理论指导。本文忽略材料非线性的影响,利用理论方法求解四边简支加筋板的整体屈曲临界应力。对有单根加强筋的加筋板,首先假设板的挠曲函数,接着将其代入板和加强筋的边界方程和协调方程,最后解线性方程组的特征方程得到加筋板的临界应力计算公式。为了验证该公式正确与否,选取多个算例,利用有限元软件Abaqus和Nastran进行数值仿真,与理论解比较后得出本文推导的公式是正确的,并得出临界应力随γ和δ的变化趋势。     

坡地地下结构浮力计算方法的研究

由于坡地本身的渗流特性比较复杂,坡地地下结构的浮力计算问题,是一个有待解决的问题.根据改进阻力系数法原理和渗流基本理论推导出计算不同地下水类型的坡地地下结构浮力计算公式,用室内沙槽试验与剖面有限元程序对推导的计算公式进行了验算.结果证明,推导公式不仅简单、便于进行手算,还具有较高的精度,为坡地地下结构的抗浮设计提供了一种简单、科学的计算方法.     

大型浮箱式坞门工作状态下的横稳性分析

用于现代修造船坞的钢质浮箱式坞门从早期的小型趋向大型、超大型。为了更好地进行浮箱式坞门的设计工作,根据浮箱式坞门的工作原理、结构形式和沉浮过程,结合实例分析,针对大型浮箱式坞门工作状态下的横稳心高度变化趋势进行总结,给出了横稳心高度变化的一般规律,发现坞门沉浮过程中横稳心高度的突变点及最危险的时刻,最后提出设计优化措施。     

基于EFD的巡逻艇运动横稳性影响因素研究

针对高速执法巡逻艇因火炮射击后坐力而导致的横向失稳问题,本文采用基于试验流体力学（EFD）的方法,对高速巡逻艇模型在航行中受外力冲击的运动横稳性进行敲击试验模拟。首先对巡逻艇模型开展静水面拖曳试验,选定敲击试验状态;然后开展不同重心高度、不同外力冲量、不同航速的敲击试验,研究以上因素对巡逻艇运动横稳性的影响规律。结果显示,模型重心高度越高、外力冲量越大、航速越低,将会导致巡逻艇模型的运动横稳性越差。研究表明,基于EFD的高速艇航行横稳性研究方法是可行的,对高速艇的型线优化设计及火炮系统选型具有重要意义。     

规则波浪中舰船纯稳性丧失计算研究

[目的]波浪中纯稳性丧失是第二代舰船完整稳性中稳性薄弱性的衡准之一。针对波浪中大倾斜角稳性计算发散问题,[方法]以静水面坐标系为基准,定义了广义纵倾角和广义吃水变量,推导出物理含义清晰的波面方程。在Froude-Krylov假定条件下,结合AutoCAD二维图形面域计算技术和VBA编程方法,提出了规则波浪中舰船纯稳性丧失的计算方法。针对一艘具有阶梯式甲板的舰船,计算了规则波浪中舰船复原力臂曲线,证明大横倾状态具有一致收敛性。[结果]计算得到了规则波浪中稳性变化规律:纵向波浪中,波面高于甲板或低于船底导致有效水线面消失是稳性降低的主要原因;斜浪和正横浪中,波面相对船体横剖面倾斜引起的不对称性,是稳性大幅度降低的主要原因。[结论]计算收敛一致性表明,基于广义纵倾角定义的计算方法可成为评估舰船波浪中纯稳性丧失的有效手段。     

通过式消磁站线圈系统仿真设计

[目的]为了实现船舶方便和快速的退磁,提出一种通过式消磁站的线圈系统设计方案。[方法]构建相应的仿真模型,包括垂向补偿线圈、横向补偿线圈和垂向工作线圈,并采用MagShip软件进行仿真分析。[结结果]垂向补偿线圈可产生80 A/m的垂向补偿磁场,均匀度约95%;横向补偿线圈可产生40 A/m的横向补偿磁场,均匀度约95%;二者组合可抵消被退磁船舶所受到的地磁场作用。垂向工作线圈可产生超过2 000 A/m的交变工作磁场,为船舶退磁提供工作能量。[结结论]数值仿真结果表明,所提出的消磁线圈设计方案不但能较好地补偿地磁场,而且能产生足够幅值的交变磁场。所得结果对通过式消磁站线圈系统工程设计具有一定的理论指导意义。     

瘫船稳性横摇周期计算方法讨论分析

[目的]国际海事组织(IMO)对第2代完整稳性衡准的制定工作正处于不断推进与完善阶段,其中,瘫船稳性第1,2层薄弱性评估方法因是基于不同的原理制定,故样船评估结果的一致性问题较为明显,需进一步讨论分析评估方法的准确性。[方法]横摇周期是影响评估结果的主要因素。首先,基于船舶运动微分方程,对使用现有横摇周期计算方法进行评估存在的问题予以分析讨论;然后,将SDC 5/6/8标准中的横摇周期计算方法运用到瘫船稳性第1层薄弱性衡准中,编写程序;最后,选取24艘样船72种载况,采用现有方法和修正方法对计算结果进行对比分析[结果]结果表明,对于非线性特征明显的船舶,使用该横摇周期计算方法进行薄弱性评估,可以得到更加准确的结果。[结论]建议使用基于非线性的横摇周期计算方法进行薄弱性评估以及后续操作限制的制定。     

水下滑翔机浮力调节系统研制

[目的]浮力调节系统是控制水下滑翔机潜浮状态及滑翔速度的关键组件。为了深入研究浮力调节系统,[方法]通过对水下滑翔机及其浮力调节系统的理论分析和CFD计算,以获得浮力调节量这一重要的设计参数。研制了具有出油和回油两通路的浮力调节系统、采用高压柱塞泵实现在深水环境下向外出油、低能耗齿轮泵实现在浅水环境下回油的浮力调节系统。在不同压力环境下对出油和回油特性及其能耗进行实验测试。[结果结果]结果表明:在2.5 MPa压力环境下,浮力调节系统出油过程正常;在大气压力环境下,浮力调节系统的回油过程正常,所研制的实验装置可模拟水下滑翔机实际运行环境的海洋压力。[结论]研制工作可为浮力调节系统的工程应用提供有益参考。     

船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析

[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。     

顶推船队耐波性试验研究

介绍顶推船队耐波性试验,测量不同航速、不同浪向角对应的驳船和推轮纵摇角、横摇角、重心处垂向加速度和升沉幅值、驳船连接装置处垂向加速度,并对结果进行分析。