多激励工况下重吊型半潜船振动特性

动态定位是海洋工程船舶的一种特别的定位方式。在动态定位工况下,船舶主推进器、可伸缩推进器和侧推进器同时运转,激励源增多,在周围水流的作用下,将较大的振动能量传递给船体,引起推进舱及上层建筑甲板产生较大的振动,严重影响船舶的舒适性。目标船为重型起吊船,在主甲板右舷处设置有5 000 t的起吊装置,在艉部配备4台主推进器,艏部配备2台侧推进器及2台可伸缩推进器。定位工况下,需同时开启这3种设备,船舶处于多激励状态,易引发上层建筑较大的振动。文章采用有限元方法,建立目标船的三维数值模型,分析了其振动的固有频率及模态,计算了多激励工况下整船的振动响应。结果显示:目标船自由振动的前6阶固有频率较低,均已避开各激励源的风险频率范围;多激励工况下,以可伸缩推进器和艏侧推器的激励为主,各层甲板速度响应的最大值出现在11 Hz附近,响应曲线出现多个峰值,振动耦合性增强,对加权值的影响增大,但最终均能满足舒适性相关的标准限值。     

泥浆泵舱顶部甲板的减振研究

以某平台泥浆泵舱顶部甲板为研究对象,利用数值计算与振动测试相结合的方法对其减振方案进行研究。设置2种泥浆泵运行工况,利用振动分析仪测量甲板上表面4个高振动测点的振动速度。利用有限元方法建立顶部甲板模型,通过模态分析和谐响应分析得到顶部甲板的前5阶固有频率和各测点振动速度-转速曲线。振动响应数值计算结果与测试结果吻合,验证数值模型具有一定的可靠性。分析发现顶部甲板的固有频率远离激励频率,结构振动属于强迫振动,这主要是泥浆泵输出管系的管托固定在刚度较弱的顶部甲板纵骨上引起的。甲板振动速度不符合规范的要求,因此提出2种增加刚度的减振措施。通过谐响应分析重新计算测点的振动速度响应,结果满足规范的要求。     

泥浆泵舱顶部甲板减振研究

以某平台泥浆泵舱顶部甲板为研究对象，利用数值计算和振动测试结合的方法对其减振方案进行研究。设置两种泥浆泵运行工况，利用振动分析仪测量甲板上表面8个高振动测点的振动速度。利用有限元方法建立顶部甲板模型，通过模态分析和谐响应分析得到顶部甲板的前五阶固有频率和各测点振动速度-转速曲线。振动响应数值计算结果和测试结果吻合，验证数值模型可靠性。分析发现顶部甲板固有频率远离激励频率，结构振动属于强迫振动，主要由泥浆泵输出管系的管托固定在刚度较弱的顶部甲板纵骨引起。甲板振动速度不符合规范要求，因此提出两种增加刚度的减振措施。通过谐响应分析重新计算测点的振动速度响应，结果满足规范要求。研究结果为船体局部结构设计和减振设计提供参考。     

大型4岛式半潜船结构设计与强度评估研究

随着海工装备的多样化和大型化,对半潜船的装载能力要求越来越高。4岛式半潜船拥有贯通的主甲板,特别适合超尺度船舶和海工结构物的运输。文章简要介绍了常规3岛式半潜船结构设计和强度评估,对影响半潜船载货能力的甲板载荷、许用静水弯矩剪力和中剖面设计进行探讨,这些设计要点对于4岛式半潜船同样适用。与常规3岛式半潜船相比,4岛式半潜船具有边岛窄长、悬伸出船体的独特布置特点,结构设计时需统筹考虑通风排气等管路和设备对船体结构的影响优化设计,同时结构设计需满足重货运输。在此基础上介绍了对某4岛式半潜船进行结构评估的大致思路,分析相关结构强度和关键节点的疲劳设计,并对4岛式半潜船整体和边岛振动进行评估,保证船体性能。     

海洋平台结构振动超标分析方法研究

针对某海洋平台甲板结构振动超标的问题,依次选取甲板板格、加筋板单元以及甲板板架为分析对象,研究了求解平台甲板板格、加筋板单元振动固有频率的解析方法以及板架结构振动固有频率的数值预报方法,对振动超标区的甲板结构振动固有频率进行了计算研究,并与试验结果对比。研究结果表明,平台甲板结构出现振动超标的主要原因是板架结构中加筋板单元的振动固有频率与激励频率重合引起的结构局部共振。所得计算方法和流程可应用于类似工程结构的振动预报和设计,具有一定的工程意义和研究价值。     

基于自适应进化策略的舰船甲板结构动力优化

舰船甲板结构是船体主要组成部分,它的动力性能影响到人员的舒适及船体安全,如果甲板振动过大,不仅会影响舒适性,甚至会导致甲板结构发生破坏,直接威胁船舶安全性.在舰船航行过程中,引起甲板振动的振源主要来自于螺旋桨和主机激励.本文基于自适应进化策略算法,考虑结构设计变量均为符合工程实际的离散变量,建立了适合对舰船甲板结构进行动力优化的方法,并针对某实船甲板出现有害振动问题,结合实船测量数据,对甲板动力特性进行了优化,得到减振结构修改措施.结果表明本文优化对于提高舰船的舒适性乃至安全性,有一定的实际意义和应用前景.     

船舶上层建筑整体吊装强度有限元分析

利用MSC.Nastran软件对105000DWT油船上层建筑吊装前(A甲板的围壁约束)以及整吊两种工况下结构在自重作用下的响应进行了有限元分析,合成得到了吊装引起的上层建筑的结构响应.计算分析表明文中提出的吊装方案可行,结构响应满足强度要求.通过有限元计算分析得到的有关结论可用于指导大型上层建筑吊装方案的设计及优化;根据结构响应的特点可提出合理有效的结构加强措施,保证整体吊装的顺利完成.     

某自卸运砂船振动分析与控制

针对某自卸运砂船在航行过程中出现的上层建筑强烈振动问题,基于MSC.Patran软件建立全船三维有限元模型,采用Nastran分析船体振动特性,以螺旋桨脉动压力为激励力,采用频率响应分析法得到满载出港和压载到港2种工况下的船体受迫振动响应值,找出上层建筑强烈振动的原因,提出增强结构的改善措施。     

半潜船振动控制设计

针对半潜船振动控制问题进行研究,分析总结半潜船船型特点及振动计算研究现状,阐述半潜船振动计算中重点关注的问题。梳理半潜船振动评估中主要关注的激励源,分别利用数值计算法以及有限元方法对半潜船总振动情况进行研究。对半潜船生活楼区域结构整体振动情况及局部板架振动情况进行研究,通过强迫振动分析的方式进行生活楼区域结构的响应分析,并根据计算结果进行结构的优化设计。研究结果可为后续工程实践中的半潜船振动评估及结构设计提供借鉴。     

超大型半潜船甲板室局部振动设计研究

文章采用三维有限元分析技术对某半潜船甲板室局部振动情况进行模态分析预报,并结合本船主要相关激励源频率错开要求与半潜船型自身的结构布置特点,对甲板室结构进行设计研究,降低了本船甲板室局部振动风险。文章为类似船型甲板室结构动力学设计提供了基本流程与设计方法。     

超大型半潜船振动设计研究-甲板室局部 振动控制设计

本文采用三维有限元分析技术对某半潜船甲板室局部振动情况进行模态分析预报， 并结合本船主要相关激励源频率错开要求与半潜船型自身的结构布置特点，对甲板室结构进行设计研究，降低了本船甲板室局部振动风险。本文为类似船型甲板室结构动力学设计提供了基本流程与设计方法。     

基于邻域培植遗传算法的半潜式平台生活楼肘板优化研究

随着半潜式平台的大型化发展,平台生活楼开始参与平台总体变形,在角隅等不连续位置易产生应力集中现象,从而影响平台结构安全。为改善生活楼与主平台甲板连接角隅处的应力集中问题,本文分析了影响生活楼与甲板连接区域危险的波浪工况及应力水平;在应力集中区域,设置连接肘板,并对肘板的尺寸和形状进行参数化建模,基于领域培植遗传算法进行多目标优化求解,分析不同权重比下的优化结果;结合规范要求的典型设计波工况,对优化后的肘板在不同工况下的应力集中改善效果进行评价。本文的相关的优化流程和分析方法可为海洋平台局部结构的优化设计提供一定的参考     

半潜船振动特性

利用Patran软件建立某半潜船有限元模型,应用Nastran软件的Lanczos方法计算此半潜船在不同载况下船舶总体垂向振动各阶模态。将计算得到的各载况下固有频率与该船主机和螺旋桨激励频率进行比较得出此半潜船振动性能良好。附连水质量对于半潜船各载况下的固有频率有十分重要的影响,因此将以源汇分布法为代表的数值计算方法与刘易斯法为代表的经验公式方法进行验证和对比,得出半潜船下潜状态的附连水质量计算应该应用数值计算方法的结论。本文对于半潜船振动设计预报及附连水质量计算具有一定的参考意义。     

泥浆泵舱甲板振动测试与控制

针对某自升式平台泥浆泵舱顶部甲板的局部振动问题,采用振动测试和和理论分析相结合方式分析振动原因,利用振动分析仪测试测点振动速度响应,通过速度响应曲线发现振动在整个激励频率范围内始终存在,并且速度响应随激励频率增加而增加,属于受迫振动,且不满足规范要求。分析发现泥浆泵振动通过管道传递至连接在刚度较弱的纵骨上的管托,从而引起甲板的振动,提出采用将连接在纵骨上的管托延长至强横梁上的改进方案,显著降低甲板振动,符合规范要求。     

超大型半潜船振动设计研究——甲板室总振动控制设计

采用三维有限元分析技术、依托项目船型进行四种不同设计方案的甲板室总体振动研究,从增加甲板室支撑刚度和剪切刚度出发,结合半潜船自身的结构布置特点,研究各方案对结构设计的影响及优缺点,为超大型半潜船的甲板室振动控制设计提供理论与技术支撑。     

3500 m~3/h绞吸挖泥船甲板机舱振动分析与优化

针对3 500 m~3/h绞吸式挖泥船的甲板机舱异常振动问题,建立机舱结构有限元模型,进行振动模态分析,发现甲板下支柱与柴油机工作频率耦合引起的共振是导致甲板机舱异常振动的主要原因,进行甲板机舱结构和立柱位置的优化,检测表明,优化后的结构有效避开了共振频率,振动速度峰值和加速度大幅下降,优化效果良好。     

半潜船完整稳性的初步研究

和其它类型船相比,半潜船的工况更复杂,船舶型线和用途也很特殊,使得稳性问题成为设计中一个重大的挑战。但目前还没有针对该类船舶的稳性规范,对该类船型开展稳性研究很有必要。通过1艘改装半潜船的稳性计算,发现航行状态下半潜船稳性特征与江船类似。而在下潜状态下,稳性随吃水增加而有所好转,在货物甲板出入水时稳性最差,此时可以采用纵倾来改善稳性。同时建立了依据完整稳性的船舶装载能力的数学模型。     

超大型集装箱船上层建筑不同布置形式的动态特性研究

以某型10000 TEU集装箱船为例,针对不同上层建筑布置形式,采用有限元法进行全船的振动计算和评估,着重讨论了单岛式和双岛式上层建筑布置形式对船体和上层建筑本身固有频率、振动模态的影响,以及上层建筑在螺旋桨和主机激振力作用下的振动响应差异。该研究方法与结论对于实船设计有一定的借鉴意义。     

船舶上层建筑重量重心对其固有频率的影响

在船舶设计、建造过程中及船舶建造完成后,有时上层建筑的固有频率与主机、螺旋桨的激励频率相接近。想要通过一些简单有效的手段对船舶进行修改,使上层建筑的固有频率避开激励源频率以避免共振。本文利用大型通用有限元分析软件Ansys,以某300,000吨级原油船为研究对象,对上层建筑的重量和重心高度如何影响上层建筑的首阶横向、纵向固有频率进行灵敏度分析,以求找到简单有效的、适于工程实际中改变船舶上层建筑固有频率的方法。     

数值计算在VLCC船上层建筑的振动特性研究

超大型原油船(VLCC)是一个国家非常重要的战略船舶,由于我国在VLCC船舶设计和制造方面起步较晚,与世界先进水平还有一定的差距。VLCC船舶的振动问题一直是船舶工业领域需要解决的重点,由于VLCC船舶的上层建筑质量大、体积大,与船舶产生的共振可能会引起严重的事故。本文针对这一问题,分别对VLCC和甲板上层建筑进行振动特性分析,重点研究了VLCC上层甲板的固有频率和振动变形,最后基于Ansys有限元仿真软件,对VLCC船舶的上层建筑进行振动特性仿真。