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。     

长江南京以下12.5?m深水航道的船舶通航安全风险研究

为了研究深水航道船舶通航安全风险的科学应对措施,文章对深吃水船舶的搁浅风险展开研究,结合船舶下坐、纵倾、横倾对船舶吃水的影响,通过蒙特卡洛概率仿真法探讨不同航速下的船舶搁浅概率。仿真结果表明,船速越大船舶的搁浅概率就越大,同样水深和船速的情况下,船舶尺度越大搁浅概率也相对较高,所以可通过船速的限制来有效降低船舶搁浅风险,对于大尺度的深吃水船舶可以通过减载、降速和拖轮护航相结合的方法来确保其安全航行。     

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)。     

起重船舶压载水调配优化模型

基于船舶静力学和优化理论, 以起重船舶各压载舱室液位变化量为优化变量, 压载舱压载水总调配量最小为优化目标, 起重调配过程船体平衡为约束条件, 建立了起重船舶压载水调配优化模型, 利用MATLAB优化了具有8个压载舱室的起重船舶压载水调配过程, 以降低起重船舶能耗。计算结果表明: 根据工程经验设计的调配方案在调配过程中仅使用3个压载舱室, 通过将1号舱室压载水调配到2、8号舱室, 即满足调配过程中船体平衡要求, 虽然采用优化模型在调配过程中使用了7个舱室, 将1、3、4、5、6号舱室压载水调配至2、8号舱室, 但总调配量比经验方案降低了21%;在经验方案和优化方案中, 压载水调配量均在吊机回转角为0°时最大, 分别达到了487.5、256.0t, 因而在该时刻起重船舶应缓慢加载和调配, 以防止加载过快而引起船体的倾斜; 在调配过程中, 当某压载舱室水位降低为0时, 会引起下一时刻压载水调配量的突变, 吊装货物时吊机在该时刻需缓慢运行, 保证压载系统能调配足够压载水, 以保证船体平衡, 避免造成严重后果。     

船舶底部纵剖轮廓线扫描测量方法

分析了船舶底部纵剖轮廓线的单点测量原理, 利用声波测量组件往复扫描, 测量多个吃水部位, 将船舶航速、扫描距离、扫描速度等数据进行有效处理, 提出了一种新的基于单波束声呐传感器的船舶底部纵剖轮廓线测量方法。以声波接收场的面积为约束条件, 给出了船舶底部边缘的判断判据, 推导了船舶底部轮廓线的重构公式, 并利用小比尺船模进行仿真试验。试验结果表明: 当船舶航速为2cm·s^-1时, 测得19个轮廓点数据, 船艏、船艉吃水分别为2.91、3.09cm, 吃水差为0.18cm; 当船舶航速为4cm·s^-1时, 测得10个轮廓点数据, 船艏、船尾吃水分别为2.79、3.15cm, 吃水差为0.36cm。所有测点一致性较好, 船舶航行姿态与实际相符。     

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。     

基于CFD的多用途船纵倾优化

船舶阻力性能优化中,通过调整船舶纵倾值进行装载优化的方法成果显著且易于实施。选取30000DWT多用途船为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)软件(STAR-CCM+)对目标船的静水阻力进行预报,数值计算结果与船模试验数据进行对比分析,验证网格划分、数值计算相关设置的准确性。在此基础上对船舶纵倾优化进行研究,计算不同纵倾角、不同航速下的船舶阻力,得到相对于设计吃水下的阻力变化曲线及减阻效果。结果表明在设计载重量和航速下运营,其最佳纵倾角度为尾倾0.55°左右,减小船舶总阻力约1.5%。     

基于6000DWT甲板船码头装卸工况下的总纵强度计算分析

本文主要对6000DWT甲板船在码头装卸过程中的总纵强度进行计算分析。首先计算该船在满载工况下的总纵强度,进而考虑在装卸过程中甲板上随着货物的变化对船体的稳性的影响,在此基础上研究在这些工况下船体总纵强度是否满足规范要求。经研究得出,货物在装卸1/3至1/2货物范围内对船体结构强度的影响最明显。     

非流形造型的主船体快速分舱方法

为解决自底向上逐一生成舱室的分舱方法需要花费大量时间,提出了一种自顶向下的船舶参数化分舱方法,利用舱壁位置参数与内壳折点位置参数驱动生成分舱理论面,再用分舱理论面切割主船体,利用非流形造型技术及其布尔运算生成舱室.分析结果表明:该方法只需舱壁位置与内壳折点信息,即可进行参数化分舱,避免了大量舱室型值信息的输入,降低了舱室定义的复杂性;通过非流形造型记录了分舱时的过程信息,修改模型时只需对这些信息重组即可,实现了分舱模型的快速重塑.可见,该方法能够快速实现船舶分舱与舱容计算,为船舶三维参数化设计奠定了基础.     

船闸总体设计及运行管理中几个问题的探讨

在船舶通过量大、船型不规范前提下,分析和探讨内河船闸闸室船舶停泊间距、船舶吃水,引航道尺度及布置,以及靠船设施、船闸附属设施设计和船闸运营管理中应注意的一些问题。     

基于加密型值表的改进水尺计重方法

为了提高水尺计重的精度, 提出一种不依赖于船舶装载手册的改进水尺计重方法。基于加密型值表建立船舶高精度数据库, 并计算船舶排水量。根据六面吃水数据计算船舶浮态参数与中垂(拱) 量。根据材料力学中梁的弯曲理论, 用圆弧拟合船舶拱垂变形曲线, 计算出船舶每一站的中垂(拱) 量, 通过对型值坐标点进行坐标修正, 得到船舶中垂(拱) 状态下的数据库。根据浮态参数, 通过坐标系变换、S-H剪裁算法计算船舶自由浮态下的排水量。以某散货船为例, 分别计算了船舶正浮、纵倾与中拱状态下的排水量, 并与传统水尺计重方法进行了比较分析。计算结果表明: 正浮时改进水尺计重方法相对误差较小, 平均为0.085 6%, 纵倾时平均相对误差增大到0.414 5%, 中拱状态下平均相对误差增大为0.619 9%。改进的水尺计重方法提高了计算精度, 且适用于船舶自由浮态, 具有一定的工程应用价值。     

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.     

船舶倾斜对不同行人流疏散效率影响的数值分析

为研究船舶倾斜对船上人员疏散过程的影响,在基础社会力模型中引入行人倾斜力和自调整力,构建一种考虑船舶倾斜状态的改进社会力模型,通过比对前人实验结果验证模型的有效性.增加行人视角范围,确定周围行人作用的有效范围;结合MATLAB仿真单向、对向、交叉和多向行人流场景,分析不同倾斜状态对行人疏散速度的影响,并拟合疏散时间随倾...     

动力学效应对沉船翻转作业吊缆安全性的影响

为了研究动力学效应对沉船翻转作业安全性的影响, 将吊缆张力作为翻转作业安全性评估指标, 假设船体翻转作业时起重臂吊点固定不动, 研究区域水底为刚性底, 不计上层建筑影响和建立沉船翻转准静态模型时只考虑回复力与外载荷, 分别以船体质量、吊缆刚度、收缆速度与波浪载荷为变量, 应用时域分析方法, 计算了考虑动力学效应的吊缆张力, 基于最大吊缆张力分析了沉船质量、吊缆刚度、收缆速度与波浪载荷对翻转作业中吊缆张力的影响, 评估了沉船整船翻转作业的安全性。计算结果表明: 在沉船船体翻转作业中, 吊缆张力最大值将随沉船质量、吊缆刚度与收缆速度增大而增大, 且吊缆张力最大值与收缆速度呈线性关系, 与船体质量呈近似线性关系, 与吊缆刚度呈非线性关系; 当收缆速度由0.001m·s^-1增加至0.020m·s^-1时, 吊缆张力最大值较初始值增量增大了约22倍, 可见, 在沉船翻转作业中, 不可忽略动力学效应对作业安全性的影响。     

船舶在纵倾状态下稳性的粗略计算法

对初稳性高度GM的通常求法是先根据本船平均吃水,以此查静水力曲线图,再据一系列公式求得,在船舶吃水差不大的情况下,此方法计算出的GM与实际GM接近,当船舶吃水差很大,计算GM可能与实际GM有较大出入,这对船舶的安全可能是不利的。文章从求稳性最原始方法入手,采用较粗略的方法提出了船舶在较大的纵倾状态下船舶初稳性高度计算和相关曲线图绘制的方法。     

船舶轴接地装置用于防蚀的方法

分析了船舶轴系电化学腐蚀的原理与危害,提出利用轴接地装置来防止腐蚀的方法以及对该装置的维护管理注意事项。