舰船破舱进水过程时域模拟

舰船破舱进水过程的时域模拟是解决未来舰船破损沉没时间预报、可供救援时间预报、救援措施选择等诸多新挑战的惟一可行方式。目前国内对舰船破损稳性的研究并没有涉及舱内空气对进水的影响。本文对破舱进水过程时域模拟的研究方法进行了探讨。应用Fluent软件对大量二维及三维计算模型进行了破舱进水的时域模拟;探讨空气流对进水过程的影响。对船舶破损口处进水速度的变化进行讨论和探讨。得到结论:在特定情形下,对于空气流的计算模拟必须考虑在内,并且提出了1种减少计算域的研究方案。这些探讨对破舱进水时域模拟研究方法的选择有一定借鉴意义。     

舰船搁浅应急计算方法

根据舰船静力学原理提出搁浅而未破舱情况下的有关搁浅部位与海底的摩擦力以及搁浅位置确定的应急计算算法；该应急算法对快速处置搁浅具有较高的应用价值，同时为搁浅自动判析系统的研制提供了合理数学模型。     

三体船随浪中的破舱稳性研究

以一三体船型为例,研究了三体船型在波浪中的破舱稳性。对不同的破舱位置和侧体位置的多种方案进行了计算,结果表明:侧体位置不同时,最危险的破舱位置亦不同,并且破舱位置对稳性损失的影响随着侧体横向位置的增大而减小;侧体位置位于船舯时破舱稳性较好,侧体横向距离越大破舱稳性越好。     

双燃料PCC船LNG燃油舱破舱强度计算研究

双燃料汽车运输船(PCC)一般要求在破舱情况下还能保证LNG燃油舱的完整性,但由于PCC船具有破舱吃水远远大于设计吃水的特点,导致LNG燃油舱在破舱时将会承受非常大的水压,目前各船级社规范均没有对这种情况给出明确的计算要求和计算方法。文章提出一种采用NAPA读取破舱吃水并拟合得到相应的最大破舱吃水,从而确定破舱载荷的方法 ;以某双燃料PCC船为案例,利用有限元分析方法对该PCC船的LNG燃油舱在破舱下的结构强度进行计算。经验证,该船的LNG燃油舱结构强度满足要求。     

基于遗传算法的舰船破舱浮态调整措施优化研究

为使海上受损舰船得到良好的扶正效果,对若干压载水舱注入水或排出水,使舰船具有良好的浮态与稳性,这对于提高舰船的安全性和战斗力具有极其重要的意义。本文根据海上舰船的实际破损情况,研究了基于遗传算法(GA)的破损进水舰船的优化扶正措施方案的计算方法;采用符号编码的方式,在GA算法中,通过在进化的不同阶段,设置自适应的交叉及变异概率,提高进化速度,便于找到全局最优解,并编程实现,结果表明遗传算法对于舰船破舱进水的扶正优化是有效的。通过对实船破舱扶正措施的优化并与传统方法的优化结果对比,证明了用GA优化破损舰船扶正措施的先进性和工程实用性。     

数据库技术在船舶破舱稳定性计算中的应用

船舶破舱稳定性的计算会随着船舶类型、舱位、人数、碰撞位置不同而不同,目前尚未建立一个统一的计算模型来实现船舶破舱稳定性计算,且破舱稳定性计算量大,建立的计算模型较为复杂。本文提出使用数据库技术、云平台技术建立一个综合的船舶破舱稳定性云计算平台,对概率性船舶破舱稳定性计算过程进行充分研究,计算分舱指数和概率因数,使用数据库技术实现对破舱稳定性计算相关数据的存储及查询,打通所有应用端、存储端和计算端的接口,并通过云平台的性能监控优化船舶破舱稳定性的计算模型。     

船舶破舱稳性计算方法研究

介绍了计算船舶破舱稳性的重要性,提出了破舱稳性的计算框架,以及计算过程,方便人们了解破舱稳性的研究内容及方法.主要叙述了计算破舱稳性的表面元法和基于NURBS曲面的最优化方法计算船舶破舱稳性,最后比较了这两种方法.     

基于提高舰船不沉性的分舱优化

从舰船的水密分舱(主船体分舱)方面考虑来提高舰船的不沉性。提出了"平均初稳性高"和"平均最小干舷"的概念,并建立其数学模型。然后以两者为目标函数,以设置的水密舱壁位置为设计变量进行遗传算法优化。优化过程中,利用线性加权和法将多目标问题转化为单目标问题,并结合与舰船不沉性相关的实际问题对遗传算法进行改进。最后,以某一舰船为例进行优化试验,计算结果表明,文中方法是可行的、有效的,可应用于主船体分舱等船舶工程领域。     

大型补给舰船液舱晃荡载荷计算方法

随着补给舰船的大型化,补给舰船中的液舱晃荡问题开始凸显。为给大型补给舰船的液舱结构设计提供方便、可靠的晃荡载荷输入,基于改进的VOF法,以Youngs法重构自由液面,结合部分单元参数概念,提出了一种精度更高且数值稳定的、处理非矩形复杂舱室边界晃荡载荷的计算方法。通过对不同装载情况的液舱晃荡进行数值分析,并与Hirt-Nichols算法以及实验结果进行对比,证明该方法可有效改进自由表面的模拟效果,提高舱室内部速度、加速度和压力的预报精度。网格敏感性分析证明该方法的数值稳定性较好,较粗的网格也能达到较高的精度。所建立的晃荡载荷计算方法可用于对补给舰船的液舱晃荡设计载荷进行快速、准确的预报。     

客滚船的破舱稳性计算

结合相关规范,针对客滚船的破舱稳性计算要求,讨论了该船型的破舱稳性计算方法,详细介绍了该船型的破舱稳性计算准备、初始计算工况、计算过程与结果以及特殊水域的要求。论文以2 800客位豪华客滚船计算实例,对其破舱稳性计算过程加以分析和说明。计算结果表明：设计成熟的客滚船,分舱指数较为紧张,最深分舱吃水处的部分分舱指数最小;舷侧破损中,一般在最深分舱吃水处要求的初稳心高最大;甲板积水计算时,深吃水需要的初稳心高较大。     

Bottom damage scenarios for the hull girder structural assessment

This article covers the reliability assessment of the hull girder of a crude oil tanker, referring to a scenario in which the ship is exposed to sea loads after a damage to the bottom of the hull has occurred. A number of possible flooding configurations are examined, each one caused by a group of damage cases, characterized by different location and extent. Static loads, wave loads and residual structural resistance are determined for each damage case, with the objective of obtaining a prediction for the probability of the hull girder's failure. The various damage cases are compared to each other and unconditioned to derive the probability of failure extended to the ship's life due to a generic bottom damage.A probabilistic Bayesian Network model has been created to deal with these variables and with the dependency relationships existing between them. The results provided by the model are analyzed with the aim of identifying the parameters most influencing the problem. The work is intended to contribute to the development of a more rational treatment of accidental conditions in design structural requirements for ships.     

Time domain modeling and simulation of warship flooding process based on counter-flooding activities北大核心CSCD

[目的]实战损伤条件下,舰艇进水是舱室进水漫延与舰员抗沉行为相对抗的过程。现有的不沉性理论无法客观、全面评估抗沉干预对战损舰艇进水过程的影响,缺少从全时域的角度对战损舰艇进水过程开展预测的手段。[方法]首先,分析抗沉干预下舰艇破损进水的耦合关系,构建进水过程时域模型,进而给出数值求解算法;其次,结合案例分析抗沉干预要素对不沉性的影响,并开发可视化、交互式的仿真系统。[结果]通过仿真系统实现了进水过程与多种抗沉干预方式的综合评估,是对现有不沉性理论的有效补充。[结论]该成果不仅可帮助设计人员掌握抗沉设计方案对干预进水过程的有效性,指导舰艇抗沉能力的设计;还可应用于抗沉指挥决策的态势预报,具有较高的军事应用价值。     

波浪中破损船舶的运动响应研究

波浪中破损船舶的运动会同时受到波浪激励和进出水的影响,而船体运动也会影响进出水过程,二者的相互影响机理十分复杂.本文重点研究波浪中破舱进出水对船舶运动响应的影响,文中首先基于势流理论建立了考虑破舱进出水的4DOF(横荡-垂荡-横摇-纵摇)相互耦合时域预报方法,在计算中假设舱内的液面水平,利用修正的伯努利方程模拟破舱进/出水,利用Ikeda's经验公式修正阻尼系数.然后以一艘ITTC破损稳性标模为例,研究了波浪中考虑破舱进出水的数学模型以及破舱进出水对运动响应的影响,并研究了不同自由度、破舱口位置对运动响应的影响.研究表明,本文基于势流理论建立的时域预报方法可以定量的预报破损船舶的运动响应.     

潜艇抗沉辅助决策系统研究

潜艇抗沉辅助决策系统是提高潜艇损管指挥效能的有效途径。根据潜艇不沉性理论,结合潜艇不沉性的数学模型,针对潜艇水上和水下发生破损情况,建立辅助决策模型,给出了包括浮态、稳性、破损舱室灌注时间等信息的计算方法。基于潜艇水下抗沉要求,提出了高压气使用的优选方案和平衡艇体步骤,对潜艇抗沉训练、战场抢修和生命力保障提供了信息支持。     

起重铺管船的破损稳性

以一艘3 800 t起重铺管船为例,简要介绍起重铺管船破损稳性计算中一些需特殊考虑的问题,并比较横贯进水对于破损稳性的影响,结果表明:横贯进水装置对于这类船型的破损有一定改善作用。     

Probabilistic analysis of the hull-girder still water loads on a shuttle tanker in full load condition,for parametrically distributed collision damage spaces

Box-shaped damage affected volumes are applied, with parametric variation of their positions and extensions, to an otherwise intact shuttle tanker in full load condition. The vessel's deadweight is numerically calculated and the lightweight is estimated using semi-empirical formulations to a great extent. For each damage configuration, the final position attained by the ship is investigated and the corresponding global loads are assessed, in terms of still water vertical bending moment and shear force. The ship is considered to be floating in the absence of waves and a quasi-static version of a generalized adaptive mesh pressure integration technique code, for progressive flooding of floating objects, is used to model the progression of the floodwater and the vessel's attitude. The probabilistic model suggested by the Marine Environment Protection Committee of the International Maritime Organization (MEPC-IMO) is considered for the collision induced probabilistic distribution of the damage boxes. A total of 90 damage cases are considered and comparisons of the maximum loads and the location where these take place is carried out relative to the intact case. The minimum design values for still water bending moment and shear force, included in the Common Structural Rules for Bulk Carriers and Tankers of the International Association of Classification Societies (IACS), are introduced in the analysis and their envelopes are compared with the numerically obtained values in light of a probabilistic assessment. Several conclusions are taken regarding the effects of the damage parameters variation, and important findings are presented specifically when accounting for the MEPC-IMO probabilistic distribution, in opposition to a uniform distribution of the damage cases.     

基于模态参数的结构损伤定位研究

基于振动学及有限元理论,推导出结构的频率平方的变化比为结构损伤位置的函数。以一光轴为例,先建立光轴裂纹数据库。然后再把测得的数据与数据库对比,相似性最高的为裂纹的位置所在,从而对损伤的位置进行了识别。最后,提出一些建议和有待解决的问题。     

潜艇动力抗沉非线性效应及计算分析

应用潜艇垂直面非线性操纵性运动方程、破损舱进水方程和压载水舱排水方程,建立潜艇动力抗沉运动方程。数值计算潜艇典型隔舱破损进水后的动力抗沉运动,分析典型隔舱动力抗沉挽回运动和无法挽回运动的特征。针对不同初始航速、初始潜深和破口面积情况,数值计算得到典型隔舱动力挽回限界线。通过对典型隔舱动力挽回非线性限界线的分析,提出潜艇动力抗沉效应的概念,以及衡量潜艇动力抗沉能力大小的衡准参数——高压气吹除动力挽回深度、动力抗沉水动力初速和水动力航速系数,由此分离出潜艇动力抗沉运动中的高压气效应和水动力效应。