大倾角搁浅船舶扳正过程分析

在研究大倾角搁浅船舶的扳正过程中, 计算了难船扳正力、横倾角和吃水。根据搁浅船舶的受力特点, 建立了其力学模型, 分析了扳正过程中横倾角、吃水、入泥深度与海底泥土性质对船体的影响。利用GHS软件模拟搁浅船舶的扳正过程, 以某搁浅液化气船舶为例, 求解了其扳正过程中船体扳正力、总搁坐力、剪力、弯矩和转矩, 比较了难船不同扳正方案, 分析了难船的扳正方式、搁坐位置、上层建筑与储气罐对难船打捞的影响。分析结果表明: 在扳正过程中, 3个方案的力学参数的变化趋势是一致的。最大扳正力相差较大, 差值为9.1%~20.0%。搁坐力、剪力和弯矩均在横倾角为-55°~-50°时达到最大值, 船体虽然在该阶段不需加载较大的扳正力, 但仍应该注意船体的受力情况。在横倾角为-120°~-100°时, 转矩变化非常剧烈。弯矩和转矩均出现了反向变化的现象, 威胁船体结构的安全, 扳正中应该谨慎处理。选择合适的扳正方案时应该综合考虑扳正力施力点的位置和扳正过程对船体与环境安全的潜在威胁。     

破舱倾覆船体扳正过程数值模拟

考虑了破舱倾覆船体浮性和稳性, 研究了船体在扳正过程中空间位置和受力状态; 采用欧拉旋转变换方法建立了船体空间力学平衡方程, 根据船舶静力学原理, 得到了破舱倾覆船体稳性和扳正力数学模型; 根据伯努利定理计算了破舱进水量及其对船体重心和浮心位置的影响; 利用GHS软件模拟了破舱倾覆船体的扳正过程, 求解了其最大扳正力和进水量, 计算了船体纵向6个位置的剪力、弯矩和扭矩。计算结果表明: 在最初扳正时, 破舱进水导致倾覆船体扳正力矩降低了130.312 MN·m, 说明破舱进水降低了倾覆船体的稳性, 可以减小最初扳正力, 降低了扳正难度; 在扳正后期时, 破舱进水产生的倾斜力矩最大值为163.594 MN·m, 说明破舱进水降低了船体的稳性, 提高了扳正难度, 仍需要施加较大的扳正力平衡船体; 船体纵向强度分布会随着扳正力和破舱进水量的变化而改变, 多点扳正船体的最大扳正力小于单点最大扳正力的40%, 最大扭矩小于单点扭矩的50%;方案1~4的最大进水量分别为6 269.76、6 781.01、5 830.76、6 653.33t, 因此, 合理布置扳正点的位置, 单点扳正(方案1~3) 的进水量小于多点扳正(方案4)。     

船舶搁浅致因分析研究

碰撞和搁浅是构成船舶海事中最主要的两大类事故,从多年的海事统计资料中可以看出:搁浅事故的发生率和所引起的经济损失几乎都与碰撞事故相当。随着船舶大型化、高速化和船舶周转量的增加,尤其是大型油轮的大量投入使用,船舶搁浅事故的性质发生     

船舶靠泊操纵模拟过程中的计算方法研究

在船舶靠泊操纵仿真中,由于船舶不能视为质点运动,因此船岸距离的计算不能简单地归结为点线距离,而应该用多边形间距方法进行计算。本文对这一问题进行了专门研究,找到一种将计算与判别合二为一的数值计算方法。该方法能避免坐标的组合判别,减少出错可能,而且简单易用。经仿真实践使用,能正确有效地完成多边形间距离的计算,具有一定的实用价值。     

船舶靠泊操纵模拟过程中的计算方法的研究

在船舶靠泊操纵仿真中涉由于船舶不能视为质点运动,因此船岸距离的计算不能简单的归结为点线距离,而应该用多边形间距方法进行计算,本文对这一问题开展了专门研究,找到一种将计算与判别合二为一的数值计算方法。该方法能避免坐标的组合判别,减少出错可能,而且简单易用。经仿真实践中使用,证明其能正确有效地完成多边形间距离的计算,具有一定的实用价值。     

Method to calculate resistance of high-speed displacement ship taking the effect of dynamic sinkage and trim and fluid viscosity into account

A method is presented to calculate the resistance of a high-speed displacement ship taking the effect of sinkage and trim and viscosity of fluid into account. A free surface flow field is evaluated by solving Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations with volume of fluid (VoF) method. The sinkage and trim are computed by equating the vertical force and pitching moment to the hydrostatic restoring force and moment. The software Fluent, Maxsurf and MATLAB are used to implement this method. With dynamic mesh being used, the position of a ship is updated by the motion of ??ship plus boundary layer?? grid zone. The hull factors are introduced for fast calculating the running attitude of a ship. The method has been applied to the ship model INSEAN2340 for different Froude numbers and is found to be efficient for evaluating the flow field, resistance, sinkage and trim.     

基于傅汝德-克雷洛夫力非线性法的规则波浪中船舶运动数学模型

为准确预报规则波浪中船舶的运动, 提出基于四叉树划分的自适应网格法, 以生成船舶瞬时湿表面, 在船舶瞬时湿表面上计算傅汝德-克雷洛夫(F-K)力与静恢复力; 对于与波面相交的面元, 由于F-K力在波面处剧烈波动, 采用四叉树划分法进一步细分面元; 基于线性理论, 采用瞬时自由面格林函数在船舶平均湿表面上计算扰动力; 为避免瞬时自由面格林函数在自由液面处剧烈波动产生严重数值误差, 舍去扰动势所满足边界积分方程中的水线项, 并对迎浪前进速度为傅汝德数0.2的WigleyⅠ型船舶进行数值计算。计算结果表明: 对低于瞬时波面以下的船体部分, F-K力非线性法所需面元数更少, 为细网格法的1/4~1/8;除不规则频率外, 舍去与未舍去水线项所得水动力系数与试验值的相对误差分别小于33.4%、54.8%, 因此, 舍去水线项所得水动力系数更接近试验结果; 当入射波波幅为0.018 m, 波长与船长比为1.25时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低3.2%、17.0%, 波长与船长比为2.00时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低6.7%、13.5%, 可见, 采用F-K力非线性法能够准确地仿真规则波浪中船舶的运动。     

基于STL模型的船舶静水剪力与弯矩计算方法

为了提高船舶强度计算精度, 提出了一种基于STL模型的船舶静水剪力与弯矩计算方法。在计算总纵强度时, 采用常规算法计算船舶浮态初值, 然后采用迭代算法计算船舶吃水、横倾角与吃水差; 按照船舶肋位切割船舶外壳得到每个肋位的横剖面, 采用格林公式计算每个剖面水下部分的面积, 纵向积分得到浮力曲线; 通过对船舶舱室STL模型的切割, 离线建立每个舱室的质量分布表, 用舱室实际质量分布代替梯形分布来计算船舶质量分布曲线; 最后基于散货船“太行128”和“SPRING COSMOS”, 通过浮力与质量分布曲线计算了5种典型载况下的剪力与弯矩。计算结果表明: 计算值与采用软件NAPA的设计值相比, 剪力与弯矩的平均误差约为1%, 最大误差为2.6%, 计算误差较小, 因此, 船舶静水剪力与弯矩计算方法精度较高; 采用浮态迭代算法只需计算出船舶任意浮态下的排水体积与浮心坐标, 程序实现简单、稳定与可靠; 静水剪力与弯矩计算方法适用于船舶任意浮态, 通过直接切割船舶外壳计算船舶浮力曲线, 弥补了常规方法只能计算船舶纵向强度的不足; 通过建立舱室的质量分布表与采用舱室的实际质量分布代替传统的梯形分布, 减少了计算量, 提高了计算精度。     

钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注阶段扣索力计算

钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注时,会在某些阶段产生超过混凝土容许值的过程拉应力,需要通过张拉扣索力来调整。提出利用拱脚管内混凝土截面应力影响线来寻找最佳扣索点位置,分别计算管内混凝土灌注阶段和单位扣索力下控制截面的应力。根据混凝土施工过程中的容许应力值,计算出混凝土灌注时所需的扣索张拉值。结合在建中的湖北恩施小河特大桥,介绍详细计算方法