大型舰艇多学科设计优化船体结构子系统设计方法

多学科设计优化(MDO)是解决复杂系统工程问题的有效手段。通过对大型舰艇多学科设计优化船体结构子系统设计方法进行研究,将船体结构设计分为船体横剖面结构布置方案自动生成、船体横剖面结构方案优选、船体结构重量估算3个步骤;根据总体方案提供的主尺度、横剖面外形轮廓和分层分舱等信息,依据骨材(桁材)均匀布置和余量控制的原则,生成船体横剖面结构布置方案,并提出一套参考母型船设计,确定设计船构件尺寸初值的方法;在船体横剖面结构方案优选过程中,采用调用代理模型代替板架有限元仿真模型的方法来减少结构分析的计算时间,并采用组合法获得重量最轻的设计方案。     

基于Delphi的Free!ship二次开发初探

Free!ship软件以其功能强大、界面友好以及免费使用等优势得到广泛应用。对船舶初步设计的工作而言,希望在完成线型设计前,该软件也能对主尺度进行确定,而Free!ship现有功能还不能满足这一要求。为此利用Free!ship提供的二次开发环境,在Free!ship2.6版本原有功能的基础上,对软件进行二次开发。以主尺度优化模块及用Delphi编程确定添加灵便型油轮主尺度为例,提出了开发的方法及步骤,为进一步的研究和开发该软件提供了基础。     

船舶多学科设计优化中的船型变换模块

为了实现船型优化,第一步需要按照设计变量的改变来生成船型,这样就需要一个变换程序将母型船变换成设计船.当船型优化发展到基于CFD以后,传统的通过主尺度和几个船型参数例如Cp,Cw等来控制船体型线的做法已经不能满足要求,需要对船型进行更加准确,细致的控制.为了解决这个问题,文中开发了一个新的船型变换程序,它直接读人横剖面面积曲线和设计水线,然后变换船体型线以满足这两根曲线的要求.该程序的变换步骤包括主尺度仿射变换,Cm变换,横剖面面积曲线变换和设计水线变换.程序中主要的变换方法为广义Lackenby变换,仿射变换等.该程序由于直接根据横剖面面积曲线和设计水线来控制型线,使船型变换模块的设计变量从10个左右扩展到了40个以上,增加了船型优化提升船体性能的可能性.该程序是船舶多学科设计优化的船型优化模块的前处理程序.     

小水线面双体船型线设计方法研究

本文在分析小水线面双体船(SWATH)型线特征的基础上,按横剖面形状对SWATH进行分类,并给出相关设计参数.在给定主尺度的情况下,首先生成初始的中横剖面,经修改至满意的形状后,生成初始的横剖面面积曲线和支柱厚度分布曲线,此时可改变曲线的型值点及首尾切向矢量来控制前体、后体形状及平行中体的长度,也可指定排水量和浮心坐标对曲线进行局部调整,按调整后的横剖面面积曲线和支柱厚度分布曲线便可插值生成一系列沿船长方向的横剖面,实现了数学船型的表达.针对其中最为典型和实用的圆弧直线形SWATH船,文中给出了详细的设计方法.利用objectARX,在AUTOCAD环境下进行了软件开发,实现了SWATH船型线的快速设计.该软件采用面向对象和设计模式的思想,具有良好的可扩展性.最后通过对一系列SWATH船的设计,证明了本文方法的正确性和软件实用性.     

多学科设计优化技术在船舶初步设计中的应用

首先阐述了船舶的设计过程,指出传统的船舶初步设计是一种串行的设计模式,即是先确定主尺度,然后根据主尺度确定船型.这种设计模式通常只能得到一个满足各指标要求的可行解,而得不到全局最优解.将多学科设计优化技术(MDO)应用到初步设计阶段,将主尺度的确定与船型变换并行考虑,使主尺度的确定充分利用后期船型变换的信息,可实现全局最优的设计.最后,本文以油船的优化为例进行了验证.     

舰船主尺度论证中的多目标综合评估

舰船主尺度是舰船总体设计中最重要的问题之一,直接影响舰综合航行性能的优劣。为寻求性能综合较优,避免单一性能最优的局面,提出一种多目标综合评估模型,并将其应用于某舰主尺度论证中,首先以满足布置、重量等因素为前提提出多种主尺度方案,再以舰的稳性、快速性、耐波性为目标,根据设计需求分别构造目标函数以及将多目标问题转化为单目标问题的决策函数,通过分析评估优选出3种性能综合较优的方案,使得优化结果更合理有效。     

浅谈120m~3/h两栖绞吸式挖泥船方案构思

分析了两栖绞吸式挖泥船初步设计阶段方案确定的思路 ,着重讨论了船体主要量度与形式、行走机构、桥架形式及尺度、立柱尺度及截面要素等具体内容。该挖泥船将陆用工程机械工作方式嫁接到工程船舶上进行了初步尝试     

船舶表面点砰击压力的预报方法

本文基于线性切片理论,结合船舶在波浪中运动时历的数值模拟方法,考虑船舶表面点的运动与波浪的相位关系,给出了船舶表面点的入水速度的预报方法,再运用二维剖面入水砰击压力与入水速度之间的关系,对船舶表面入水点的砰击压力进行了预报.最后,给出了一条船的计算实例.     

35000t V型船身散货船尺度要素研究

为了探索V型船身散货船尺度要素与排水量、空船重量等之间的关系,以35 000 t散货船为母型船,基于V型船身理论对母型船剖面进行一系列V型剖面变换,并对变换后的V型船身进行静水力、空船重量、空载艏艉吃水等计算,得到35 000 t V型船身散货船尺度要素与排水量、空船重量、空载艏艉吃水之间的关系.     

Mini-capesize散货船结构设计概述

对115000 DWT好望角型散货船从结构布置、总纵强度、局部结构设计等方面作了系统的阐述。总纵强度方面概括了空船重量的估计、静水弯矩的分布、剪力的修正和高强度钢的使用范围;局部结构设计方面结合散货船共同结构规范要求,对全船的主要结构自下向上、从船中向船首尾逐一阐述。着重阐明了结构设计的关键点及注意事项,明确了设计优化的方向,并涉及永久通道的设计。对初次涉足需满足共同结构规范的散货船的设计人员具有一定的指导作用。     

3600 TEU集装箱船船体制作精度控制措施

针对集装箱船线型变化大、平行中体小、开口尺寸及箱脚位置精度要求高、首尾空间狭小,建造过程中船体精度控制较为困难的问题,以3600 TEU装箱船为例,从设计策划、钢料切割、分段制作、分段搭载等整个船舶建造流程采用精度控制关键工艺,确保本船船制造精度符合标准要求.     

正交设计法与回归分析相结合对高速三体船侧体参数优化

基于高速三体船线性兴波阻力离散点源型数值计算方法,用正交设计法初步优选侧体主尺度参数和布局参数,进一步将模长限制的多元正交回归计算方法与正交设计法结合,得到了单位排水量总阻力关于侧体布局和主尺度参数的回归公式,据此探讨了高速三体船侧体布局和主尺度参数优化问题.     

测量船驾驶室人机环境设计

船舶驾驶室是船舶航行指挥控制的核心部位,是一个高度人机交互的位置,对驾驶室进行人机环境设计是减轻驾驶室人员压力、保障航行安全的重要手段。在驾驶室人机环境设计中,涉及视野视线、窗户、通道、设备外形等多种设计变量,变量之间又存在相关联系。目前在国内尚缺乏对驾驶室人机环境设计流程的专门研究,文章在对国内外规范整理后,归纳出一种驾驶室人机环境设计流程。并以测量船为例,使用GB/T 10000-88的中国成年人人体尺寸,进行了符合站姿和坐姿使用条件的驾驶室布置设计、设备尺寸要求及工作环境设计。     

大长宽比肥大型船舶湿面积计算研究

大长宽比肥大船型是内河限制性航道大吨位船舶的优选船型,我国有关该船型的研究不多,初步设计阶段湿面积估算没有现成的公式和经验可资借鉴.为解决此难题,作者通过系列船型参数的变化,运用NAPA系统设计了12条船模,分别计算了每条船模5个排水量下的湿面积,给出了该船型湿面积系数图谱和相关的回归公式,供设计人员查阅使用.     

基于正交设计与 BP -GA 算法的船体结构耐撞性能优化设计

船体结构耐撞性优化设计的主要目的是在船舶碰撞研究的基础上对结构进行优化设计,提高船体结构的耐撞性能。基于正交试验设计、BP神经网络和遗传算法,形成了船体结构耐撞性能优化设计方法。提出了一种耐撞性综合指标,并以此指标作为优化的目标函数,以结构质量为约束条件,利用MSC/Dytran有限元软件对船舶碰撞进行数值仿真,完成对某船舷侧结构进行耐撞性优化设计,结果表明优化过后结构耐撞性能有较大提高,这为结构耐撞性能优化设计提供了一种新的思路和方法。     

水中桩柱中钢绳柔性冲击吸能器试验研究

船撞桥的研究最近２０年来已形成一个学科。国际桥梁和结构工程协会在１９９１年于列宁格勒会议上汇总了这一领域的１５３篇文章。按该汇总报告的观点，作者开发了一种新的钢绳冲击吸能器。     

考虑实时浮态调整的散货船分舱优化

以某散货船为例,在船舶主尺度、船型参数和货舱总长度不变的情况下,将货舱间横舱壁的偏移距离作为优化参数,以船舶静水弯矩和静水剪力为目标函数进行优化,寻求使船舶静水载荷达到最小的横舱壁组合,并针对货物随着舱壁位置不同而引起的浮态变化,编写实时调整压载水的程序。该程序可应用在散货船的初步设计中,对船舶分舱设计和配载布置都具有指导性的意义。     

复合材料舰船典型舱段在水下爆炸载荷下的动力响应

分析了水面舰艇典型舱段在水下爆炸载荷下的动力响应。用ANSYS建立了典型舱段的四分之一模型,用LS-DYNA计算观察了结构的应力云图以及典型单元处的应力随时间的变化。分别设置船体结构材料为正交各向异性的复合材料和钢材料,且使两种情况下船体分段的重量相当,比较了不同材料船体相同位置的应力大小。改变炸药量的大小,计算水中不同距离处的冲击波峰值压力,并与由经验公式计算的结果作了比较。     

基于蚁群算法的大型油船中剖面结构优化设计

采用蚁群算法对大型油船中剖面结构进行了优化设计,选取了纵骨型号等18个设计变量,建立了以单位长度中剖面构件重量最轻的目标函数,根据DNV(挪威规范)提取了总纵强度等29个约束条件,从而建立了大型油船中剖面结构优化模型。改进的蚁群算法对该模型进行优化计算,该船的中剖面纵向结构单位长度的重量减轻3.35%,结果表明蚁群算法是行之有效的。     

江苏内河集装箱船标准船型设计分析

为提升江苏内河集装箱运输船舶标准化水平,实现船型与船闸、航道等通航基础设施发展相匹配,通过梳理内河标准船型主尺度标准和通航管理规定的修订情况,结合京杭运河江苏段集装箱营运船舶的调研,在船舶主尺度、舱室布置、船体结构和新能源动力的应用等方面分析江苏内河集装箱船标准船型的设计要点,完成48 TEU、64 TEU和96 TEU标准集装箱船设计。虽然受限于内河航运关注船舶成本的现状,标准集装箱船的设计更多采用传统基础船型设计思路,但研发运用先进技术、满足内河EEDI的绿色节能型船舶是标准船型的重要发展方向。