干扰力作用下船舶航行动力学特性数学建模研究

船舶航行过程中受到的干扰载荷主要包括风载荷、波浪力、抛锚外载荷等。为了提高船舶航行安全性,本文对船舶在外界干扰载荷作用下的动力学特性进行深入研究,基于拉格朗日动力学理论建立船舶在干扰载荷作用下的航行动力学模型。基于Matlab软件与船舶航行动力学模型,计算得出船舶航行动力学响应。结果表明:本文建立的动力学模型能够有效预测船舶动力学响应,可为工程设计提供参考。     

不同堆垛模式下集装箱船风载荷特性研究

[目的]针对实海域风浪因素的船舶性能评估与优化技术是船舶能效设计的关键环节,而风载荷是实海域船舶风浪环境载荷的重要组成部分。对大型集装箱船而言,堆垛模式对船舶风载荷特性具有显著影响。为定量研究其影响规律,[方法]针对具有相同集装箱装载量但堆垛模式互有差异的10 000 TEU大型集装箱船模型,开展覆盖多风速、全风向角范围的系列风洞实验,并采用CFD数值计算和藤原敏文经验公式等计算方法进行交叉验证。[结果]分析结果表明,船舶横、纵向受风区域的形状参数对于风载荷特性影响显著,呈流线型或阶梯型布置的常规堆垛模式整体上风载荷特性较好,但具有多个空缺的特殊堆垛模式在艏摇力矩等方面占有一定优势。[结论]研究结果可为实际工程中的集装箱堆垛模式设计和风载荷计算评估提供技术参考。     

营运船舶航行性能和海洋环境监测平台开发验证

EEDI是衡量船舶能效水平的重要指标。由于试验条件限制,目前主要还是依靠模型试验结果对交船测试进行修正换算得到。上海船舶运输科学研究所自主研发了航行性能和海洋环境监测平台,可对营运船舶开展长期跟踪监测,实时收集船舶营运阶段的航行环境和性能参数,通过自动识别航行状态,划分海区、海况和船舶载况等因素对于船舶功率与航速的影响,可获得营运船舶实际EEDI指标,提高EEDI实船验证结果的准确性。监测平台在某万箱级集装箱船进行相关验证,并已展开长期监测。     

营运船舶航行性能和海洋环境监测平台开发验证

EEDI是衡量船舶能效水平的重要指标.由于试验条件限制,目前主要还是依靠模型试验结果对交船测试进行修正换算得到.上海船舶运输科学研究所自主研发了航行性能和海洋环境监测平台,可对营运船舶开展长期跟踪监测,实时收集船舶营运阶段的航行环境和性能参数,通过自动识别航行状态,划分海区、海况和船舶载况等因素对于船舶功率与航速的影响,可获得营运船舶实际EEDI指标,提高EEDI实船验证结果的准确性.监测平台在某万箱级集装箱船进行相关验证,并已展开长期监测.     

大型集装箱船风浪作用下的操纵性仿真

大型集装箱船在世界范围的货物运输中发挥着重要作用。近几年为了满足物流市场的需求,大型集装箱船的吨位、排水量不断提高,提高大型集装箱船在风浪载荷下的操纵特性愈发显得重要。本文使用MMG建模原理分析大型集装箱船的动力学特性和风浪干扰作用力特性,采用一种自抗扰技术的船舶自动操纵系统,提升大型集装箱船舶的操纵性能,有利于保障船舶的航运安全。     

基于风流漂计算模型的渤海水域深水航路宽度适应性分析

文中分析了老铁山水道-曹妃甸深水航路各航段的航道条件,并选取VLCC、大型散货船以及集装箱船作为代表船型,使用风流漂计算模型在不同风、流、航速的条件下对代表船型航行所需的航道宽度进行计算分析,为大型船舶在该深水航路内的安全航行提供参考。     

全航速三维线性波浪载荷时域内数值计算研究

高速船舶波浪诱导载荷存在航速效应,波浪诱导船体垂向弯矩随航速增加而增加.针对某集装箱船采用三维时域全航速水动力分析理论预报集装箱船在波浪上的运动性能和剖面载荷,深入分析船体运动性能和剖面载荷的航速效应,得到船体纵荡、横荡,横摇和首摇以及船体扭转波浪弯矩航速效应显著,为船舶结构设计人员在波浪载荷的计算上有一定的参考.     

浅析船舶在大风浪条件下如何安全航行

在海上,空气的运动产生风,海水的运动产生海流、潮汐、波浪等。水面船舶在海上航行时,其运动状态无时不受到这些气象、水文要素的影响。风、流都将会影响船舶的航行效率。因此,船舶操纵的安全性不但涉及船舶操纵性能,而且还要考虑各种航行环境的影响。对于在水面航行的船舶,由于船体水面以上暴漏在空气中,因而受到风压力的作用,从而改变了船舶在静水中的航行状态,进而影响船舶操纵的安全性。近年来,有很多海上事故证明风浪对船舶的安全航行起着关键的作用,有时甚至是决定性的作用,例如发生火灾时,船舶受风方向将对能否及时扑灭火灾或是能否彻底灭火起到关键性的作用,其次,船舶靠离泊时风向对如何操纵有重要的影响。要减少船舶在风浪中的航行困难,保证船舶的安全,应充分掌握风浪对船舶的影响规律,并在此基础上采取正确的操纵方法。本文讨论风浪对操纵性能的主要影响因素,并探讨船舶在风浪中的操纵方法。     

基于数值水池的集装箱船波浪增阻数值模拟

船舶在实际航行的过程中,在快速性方面会遭遇波浪使阻力增加而引起失速。为了设计具有优良航行性能的船舶,必须对船舶在波浪中航行的阻力增值给出准确的预报。船舶在波浪中航行的运动响应以及增阻预报涉及复杂的水动力学问题,如何开展准确的数值预报,这是目前国内外学者都在深入研究并力求工程应用的课题。本文对集装箱船进行实体建模,基于Fine/Marine的自适应网格生成技术HEXPRESS功能,数值模拟了规则波浪下,不同航速集装箱船的波浪增阻的变化规律。通过研究发现:在波长l/L_(PP)=1. 0附近垂荡运动响应变化明显,并且增阻系数最大,航速越大波浪增阻系数越大。本文的研究成果为后续船舶波浪增阻的预报以及优良船型的设计提供了有价值的参考。     

珠三角内河集装箱船艏艉线型对比试验研究

一 前言 近年来随着我省经济的迅猛发展．珠三角地区内河集装箱船运力明显增长，船舶朝大型化发展。但珠三角地区集装箱船主要航行香港航线．因受香港码头收费、避风塘、强制引航等因素影响，总长不宜超过50米．如何在有限的船长范围内设计好线型，是提高船舶各方面性能的关键。为了多载集装箱．集装箱船线型设计尽量加长平行中体长度，因此艏部、艉部线型的选取就显得尤为重要。     

大型集装箱船受风工况下操纵性计算预报

本文采用考虑横摇在内的四自由度船舶操纵运动模型,结合大型集装箱船的船型特点。水动力试验结果和完善船、桨、舵水动力、附加质量以及风载荷的计算表达,建立大型集装箱船操纵性预报方法,并完成了4500TEU集装箱船受风工况下的操纵实例计算。文中还分析了风向角αω,风速比Vα/Vα和操舵角δ诸因素对大型集装箱船风载下操纵性的影响。     

混合蚁群算法求解集装箱箱位分配问题

集装箱船配载过程中的重要环节是合理的箱位分配,它对保证集装箱船装载后的航行性能及其码头装箱效率有重要的影响.随着集装箱船的大型化及待装船箱量的增加,该问题的求解较为困难.结合集装箱船配载中箱位分配的实际操作特点,提出了利用与禁忌算法相结合的混合蚁群算法来求解集装箱的箱位分配问题.仿真模拟试验表明该算法能够在不影响装箱难度的同时,大幅提高集装箱装船后船舶的航行性能.     

大型集装箱船旋回性分析

为了深入研究大型集装箱船的旋回性能,分别运用整体型船舶运动数学模型和分离型船舶运动数学模型,对船舶的旋回性进行对比分析,通过对仿真结果的定性定量分析,比较不同模型的特点,运用精度较高的模型进一步研究风、流等外界因素对大型集装箱船操纵性的影响,对航海模拟器的研发具有重要意义。     

冰区航行船舶推进器特殊性分析

[目的]推进器是船舶航行过程中推力的来源,其设计是船舶设计过程中的关键部分。由于工作环境不同,冰区航行船舶推进器与敞水船舶推进器相比在载荷分析和设计上差别较大。为给冰区航行船舶推进器的设计提供依据,[方法]针对冰级桨的水动力特性、冰载荷以及空泡等性能的特殊性予以分析。[结果]结果显示,在冰区航行时,海冰的存在会导致船舶推进器遭受更大量级的载荷,并且在低进速时易引发推进器的空化现象,产生强烈的噪声。[结论]研究表明,设计冰级桨时要特别注意冰载荷的量级和空化效应,并考虑采用铜合金或奥氏体钢等耐低温材料建造推进器。     

21000 TEU集装箱船横舱壁嵌入式模拟搭载技术研究

超大型集装箱船横舱壁的搭载定位精度要求高,吊装时间对船坞周期影响大。影响横舱壁搭载效率的主要因素有总组场地的规划布置、搭载干涉、余量切割、搭载流程等。采用模拟搭载技术能够对分段预搭载进行精确模拟,提前进行分段余量切割,从而真正实现分段无余量搭载。对超大型集装箱船横舱壁实施嵌入式模拟搭载,明显缩短了搭载定位时间,并且还可以改变船舶搭载顺序、灵活制定搭载施工计划,提高船坞生产效率。     

浅析大型集装箱班轮压载水操作

所谓压载水,是指为控制船舶横倾、纵倾、吃水(差)、稳性或基于船体强度考虑而加装到船舶压载舱里的水,这是确保船舶安全航行的重要因素.通过压载水调整,可以适当降低船舶稳性、提升大型集装箱船甲板积载允许负荷,从而避免过境箱翻倒;可以适当增加船舶稳性,提升小型集装箱船在满舱状态时的载货量,满足开航稳性要求;可以改变船舶吃水差,...     

大型船舶推进系统与船体耦合动力学研究综述

船舶推进系统-船体的动力学耦合理论是适应船舶大型化发展趋势和提高大型船舶航行性能的理论基础,需要解决大型船舶的大尺度效应、多参数耦合作用以及不确定航行环境与状态对船舶推进系统影响的理论问题,并探索通过改善推进系统的自适应性和工作可靠性来提升船舶航行性能的方法。文章侧重从大型船舶推进系统的状态不确定性分析与评估、水环境—船体—推进系统动力学耦合作用、以及船舶的实验室试验性能与实海环境的航行性能不一致性等三个方面,综合分析了国内外在该领域研究进展,指出尚待解决的问题和今后的研究方向。     

不同集装箱布置下船舶风载荷数值仿真

采用数值仿真手段,在各风向角下计算分析船舶甲板上6种不同的集装箱堆箱布置对船舶纵向风向力、横向风力和艏摇风力矩的影响。借助风洞设备对相应研究工况进行风洞试验验证,结果表明数值计算结果与试验结果吻合较好。为有效评估不同堆箱布置形式下航行集装箱船的风阻力,提出考虑遭遇风向角范围的"阻力系数面积RA"评估指标。     

船舶舾装数的计算原理与满载锚泊船的抗流性能

为评估船舶固有的锚泊性能之一——抗水流性能,可基于船舶舾装数的计算原理对决定船舶舾装标准的因素进行分析,继而通过探究满载散装船水线以上受风面积及满载浸水面积随船舶吨级变化的趋势,推断满载船舶抗水流性能的变化规律,之后依据实船的类型和尺度对它们在满载状态下的抗水流性能做出评估。文中所求得的满载锚泊船抗水流性能的特征值表明：处于重载状态的中型散货船、中型油轮及集装箱船、LNG船、滚装船等高干舷船锚泊时的抗水流性能优于处于重载状态的大型油轮和大型散货船锚泊时的抗水流性能。     

船舶砰击强度计算方法研究

船舶在航行时发生砰击是一种高度非线性的物理现象。本文基于势流理论Rankine源法,研究用时域非线性方法计算船舶运动响应,获得船波垂向相对运动速度;并选取合适的砰击压力系数,计算船舶砰击载荷。最后用该方法评估了一艘集装箱船艏部砰击强度,验证了该方法的合理性。