船舶初步结构设计模型向有限元模型的转换技术

针对目前船体结构规范计算、有限元分析和生产建模过程中存在的重复建模的问题,研究了船舶初步结构设计模型向有限元模型转换中的几项关键技术,提出了模型转换的方法,开发了模型转换软件,并在16 500t液化气船上进行了局部应用,收到了一定的效果,值得进一步推广应用。     

C型液化气体船纵骨单层底结构校核方法研究

中小型液化气体船多为C型独立液货舱型,其船底结构通常采用纵骨架式单层底型式,但各家船级社规范对于该船型单层底结构均无适用规定,设计师需要参照其他单底船型的规定进行构件校核。本文采用主向梁节点挠度法,推导出针对C型液化气体船纵骨单层底结构的尺寸校核方法,可帮助设计者较为便捷地获得单层底构件尺寸,提高该类C型液化气体船的船型开发设计效率。     

增加船舶结构吃水的可行性分析

近两年,在追求绿色、节能与环保的背景下,船东时常会要求设计方提供有关增加船舶结构吃水的可行性论证方案。文中通过对金陵船厂以往相关案例的分析（尤其是详细总结了在建散货船案例的整个设计过程）,清晰梳理出增加船舶结构吃水的可行性论证思路、设计流程以及主要影响因素,从而为以后类似案例论证提供定性指导与定量参考。     

U型水舱在船舶中的垂向布置问题

基于“船舶－被动式U型减摇水舱”系统运动微分方程，分析了U型减摇水舱在船舶中的垂向位置对船舶横摇质量惯性矩、横摇复原系数、横摇固有频率、船舶与水舱的耦合惯性矩等系统方程参数及对船舶横摇运动和舱内液体运动的影响。结果表明，水舱垂向位置高船舶横摇中心越远，由舱内液体引起的船舶横摇质量惯性矩和横摇复原系数越大，船舶横摇固有频率则越小。而耦合惯性矩则随水舱布置高度的变化呈减小的趋势。对于各种不同类型的船舶，存在一个使舱内液体不发生振荡的奇异位置，这时水舱不产生任何的减摇效果，船舶的横摇运动与不安装水舱时相同。利用我校所研制的减摇水舱模型性能摇摆台进行了水舱模型不同垂向布置时的强迫振荡试验，试验结果与仿真结果具有很好的一致性。指出了除水舱固有频率和水舱阻尼外，水舱在船舶中的垂直方向位置也是影响水舱减摇性能和船舶减摇后的横摇运动的主要因素之一，在减摇水舱设计初期应当予以考虑。     

液化气运输船温度场分布研究及钢材匹配

以6500m^3液化气运输船为研究对象,基于通用大型有限元分析软件PATRAN/NASTRAN,研究了该船液罐鞍座及其附近船体结构的稳态温度场。建立了该船舱段三维有限元模型,计算了结构吃水下鞍座及其附近船体结构的温度场,结合材料的最低许用设计温度确定鞍座及其附近船体结构的钢级和设计板厚。     

11.5万dwt散货船结构设计研究

针对IACS所发布的散货船共同结构规范(CSR),进行Mini-Cape型散货船的结构设计工作。为补偿该船扁平型横剖面的特征对总纵强度的不利影响,在设计前期对分舱进行了优化,控制了设计弯矩。在此基础上,结合CSR要求对结构设计进行了优化,开展了结构设计和强度校核工作,为控制全船空船重量奠定了良好的基础。     

型船空船重量推算法

推算型船的空船重量是船舶总体设计人员在确定设计方案或进行设计审核时常要做的关键性工作。利用静水力曲线的近似计算公式,分别根据型船设计吃水和结构吃水两个载重量来推算空船重量,并与其他方法进行比较 可供总体设计人员对型船分析换算时作为参考。     

微利环境船舶设计之物资成本控制

船市低迷期,船舶建造成本控制成为各大船企逆势生存主要手段,而船舶建造成本的70%在设计阶段就已确定。本文通过访谈调查,介绍了S公司各设计阶段的主要任务及成本控制重点,了解了设计阶段成本控制问题。从设计完善优化、人员培养和考核等方面,总结归纳出六点改进措施,以通过设计阶段成本控制实现公司更大效益。     

船舶设计计划管理与控制方法研究

面临着激烈的国际竞争,提高项目计划管理水平对于中国船舶建造企业提高核心竞争力有着重要的现实意义。分析了船舶设计计划管理中涉及的主要问题,阐述了详细设计阶段、生产设计阶段计划建立的过程,诠释了对计划进行动态控制的方法。     

基因演算法於船体加强板架之最佳化设计应用

船体结构之最佳化设计是一个复杂非线性的混和离散问题,并且要搜寻到全域的最佳值并不容易。在复杂的设计环境下基因演算法（Genetic Algorithm;GA）却可以搜寻到近似的全域最佳值。本文主要是应用基因演算法对T加强板架（Tee stiffened panel）、平板加强板架（flat-bat stiffened Panel）等常用且最具代表性之船体结构件进行最佳化设计,使结构在满足终极破坡限制（ultimate failure constraints）与耐用破坏限制（serviceability failure constraints）等所有限制条件下,求得最佳目标函数值中各设计变之最佳组合。在过程中并考量不同族群大小、变换机率、突变机率因素对最佳化结果的影响。文中是以制造成本为目标函数,其中同时考量材料成本及劳工成本,且所得之结果与连续性线性规则（Sequential Linear Programming;SLP）最佳化结果作了比较。计算的结果显示基因演算法可以有效地与快速地获得最小重量和最低成本的目标。     

NAPA STEEL在大型集装箱船结构设计中的应用

目前众多三维设计软件在国内船舶生产设计中的应用已相当成熟,而在基本设计和详细设计中的应用尚处于摸索和发展阶段。NAPA STEEL是芬兰NAPA公司开发的船舶设计软件包中的结构设计模块。文章利用NAPA STEEL对2艘万箱级集装箱船进行结构辅助设计,在基本设计和详细设计阶段中参与完成了二维出图、质量统计、船级社软件接口及有限元输出的任务,探索了利用NAPA STEEL软件对大型集装箱船进行参数化建模以完成结构辅助设计的方法,并总结出一些宝贵的经验。     

计及频率约束的潜艇环肋圆柱壳优化设计研究

基于多岛遗传算法,研究了环肋圆柱壳静水压力作用下,考虑强度和稳定性约束和频率约束时质量最轻的优化设计问题,讨论了强度约束和稳定性与频率约束以及材料、几何参数对优化结果的影响.环肋圆柱壳经优化后,壳板的质量比例大约是70%,肋骨质量占30%,并且随壳体的长径比(L/R)变化不大.环肋圆柱壳的优化中,肋骨的应力约束是主要约束,肋骨应力已经非常接近许用应力标准,其他应力、局部和总体失稳压力还有一定的储备.提高材料的屈服极限,可以显著降低总质量,但是肋骨也很接近许用应力标准.     

运用流程再造理论的FSD应用

总组流程是船舶设计指导生产的重要工艺,对船坞周期和船舶品质的影响至关重要。阐述了船舶建造过程中应用总组流程图(FSD)实现总段流程再造的思路和方法。     

非假模取样方式下修船管件更换的新管逆向设计

传统修船管件更换工艺方法效率低、精度不稳定、人工和材料成本高、生产周期长，且存在较大的安全隐患。针对这些问题，融合测绘、软件、船舶制造与加工等关键技术，采取非假模取样方式进行修船管件更换的新管逆向设计，开拓一种数字化的管件制作思路。     

Scantling optimization based on convex linearizations and a dual approach—Part II

The development of the LBR-5 “Stiffened Panels Software” is included in the development of a new design methodology to ease and to improve preliminary studies of naval structures and floating hydraulic structures. It allows, as of the first draft, an optimization of the scantling of the structure's constituent elements. The ultimate target is to link standard design tools (steel structure CAD, hull form, hydrostatic curves, floating stability, weight estimation, etc.) with a rational optimization design module and a minimum construction cost (or minimum weight) objective function. It is developed to be a user-oriented tool. The optimization module is composed of three basic modules (OPTI, CONSTRAINT and COST) and a group of sub-modules (in external databases). Among these the user selects a set of relevant sub-modules (i.e. geometrical and structural constraints). Since the present optimization deals with least construction costs (as objective function), and uses an explicit objective function (not empirical), the user must specify labor costs (unitary material costs, welding, cutting, etc.). This paper is the second part of a series of two articles. The previous paper focused on the ‘Module-Oriented Optimization’ methodology and on the rational constraints (Rigo, Marine Structures 2001). This paper presents the optimization algorithm based on convex linearization and a dual approach (OPTI module). It also includes the optimization of a FSO unit as a detailed example.     

Towards a short time “feature-based costing” for ship design

Cost is perhaps the most influential factor in the outcome of a product or service within many of today’s industries. Cost assessment during the early stage of ship design is crucial. It influences the go, no-go decision concerning a new development. Cost assessment occurs at various stages of ship design development. Economic evaluation as early as possible, in the design phase, is therefore vital to find the best pricefunction compromise for the ship projects. The authors have developed a feature-based costing model for cost effectiveness measurements intended to be used by ship designers for the real time control of cost process. The outcome is that corrective actions can be taken by management in a rather short time to actually improve or overcome predicted unfavourable performance.     

概念设计阶段的邮船横移操纵性评估方法

为准确评估邮船的横移操纵性，对概念阶段的某中型邮船的横移抗风性展开研究。考虑邮船上层建筑高大的特点，在由侧推器、螺旋桨、舵所组成的横移平衡计算模型中，增加风载荷及力矩，并依据现有的初步设备参数，计算13个风向角所能承受的最大风速，预测邮船在码头的横移抗风操纵性能力。通过实例计算验证，此评估方法能够清晰便捷地评估邮船在不同风况下的横移抗风能力，为邮船概念设计阶段的横移操纵性提供重要支撑。     

减摇水舱性能试验摇摆模拟台阻尼力矩的模拟研究

减摇水舱性能试验摇摆模拟台是根据相似准则建立的一种模拟在波浪作用下船舶横摇运动的试验装置。为使摇摆模拟台能够模拟各种类型船舶的运动，要求模拟台的转动惯量、阻尼力矩和波浪干扰力矩都是可调节的。利用硬件方法模拟阻尼力矩具有许多不确定因素，很难保证模拟的阻尼力矩值与要求的阻尼力矩一致，这给减摇水舱性能预报带来诸多困难。本文提出了一种利用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法，仿真分析和试验结果表明该方法能够模拟各种船舶的阻尼力矩，满足模拟台阻尼力矩模拟要求。     

Preliminary parametric estimation of steel weight for new ships

This paper presents an agile method for accurately estimating the steel weight of a new ship in the preliminary design stage. A container ship database within a three-dimensional computer-aided design system was used to facilitate the division of a ship into several estimated structural sections, including the forward, cargo, engine room, aft, etc. This procedure is an improvement over the traditional parametric estimation process, which only estimates a rough weight for an entire ship based on specific empirical formulas and then assigns a weight to each part of the ship manually. To estimate the steel weight of a new ship, the parameters of the individual sections are referenced from a similar vessel automatically selected using the principal dimension. Next, principal component analysis is applied to define the principal parameters, i.e., the principal dimension, the feature of each section and the fitting coefficient of the principal parameters. The general equations with the highest correlative predictor variables for the individual sections are then obtained by regression. Comparing the estimation variability, the section estimation provides a more accurate steel weight and constitutes a new means of efficiently obtaining the weight distribution to support the various aspects of preliminary design, i.e., the determination of the center of gravity, the design of the ship lines and ship performance evaluation.     

电力电子化趋势下的舰船电力系统面临的主要问题

未来舰船高能武器的规模化装舰,使二代综合电力系统的深度电力电子化成为其最主要的特性之一。电力电子化趋势下的舰船电力系统面临一系列的新问题与挑战:系统中大功率变流器和逆变器数量较多且发挥着重要的作用,小惯性环节与大惯性环节的交互作用非常复杂,系统动态特性大为改变,过渡过程缩短,次同步、超同步振荡问题逐步显现等。因此,亟需针对电力电子化这一大背景下的舰船电力系统中遇到的问题进行系统地梳理和探讨,作为后续理论方法研究与系统设计的铺垫。