基于规范载荷的舰船设计海况等级确定方法

针对军用规范载荷难以给出舰船设计海况等级的问题,本文通过三维时域非线性水弹性理论分析了舰船在典型航速、不同海况下的波浪载荷极值与规范载荷之间的对应关系,进而提出了一种明确舰船设计海况等级的方法。以某型舰船为例,基于该方法确定了该型舰船的设计海况等级。研究成果表明：该方法可有效明确舰船规范载荷对应下的设计海况等级,在一定程度上为舰船的安全使用提供参考。     

水面舰船破损后的安全性分析

根据水面舰船破损的状态,分析其破损后的浮态和静水载荷,采用规范方法和非线性切片理论计算舰船破损后的波浪载荷,结合两种方法所得的载荷与极限弯矩,分析舰船破损后的安全性,并确定舰船安全航行时所对应的海况等级。     

恶劣海况中大外飘型舰船的总载荷颤振响应分析

[目的]舰船遭遇恶劣海况时艏部砰击会激起船体梁颤振响应,威胁到总纵强度的安全。砰击颤振弯矩与船体刚度和外飘构型相关,但不同船型结构布置和型线差异大,有必要针对大外飘型舰船开展颤振响应分析。[方法]首先,采用COMPASS-WALCS-NE势流时域水弹性方法预报设计海况下的船体梁总载荷,并与分段自航模试验对比验证;然后,再提取艏部砰击合力、典型时刻的船体运动状态和船体梁总载荷响应的时历曲线,通过分析波浪载荷高低频分量的相位差异,研究船舯砰击弯矩与艏部砰击合力的关联性;最后,围绕船体主要设计参数进行敏感度分析。[结果]在设计海况艏部入水时,其砰击合力出现了2次峰值,分别对应于底板和外飘区域的大面积触水过程;颤振弯矩主要由艏部外飘砰击引起,受力面积大,合力距离船舯远,导致砰击弯矩达到了波浪弯矩的同等幅值;大外飘型舰船的砰击弯矩对波高变化最为敏感。[结论]对于大外飘型舰船的总纵强度评估应考虑砰击颤振的影响,对于中垂砰击弯矩需要直接与静水成分、低频的波浪成分叠加,而中拱砰击弯矩应考虑阻尼耗散,可先折减再叠加。     

高海况下舰船海上航行补给间距决策方法

舰船横向补给是海上物资、装备补给最重要的手段之一,舰船补给间距的确定是横向补给顺利开展的必备要素。由于补给海域的海洋环境因素复杂,在海况较高情况下通常无法单纯依靠补给指挥员的经验及补给规范得到兼顾补给效率与安全的间距值。本文通过对高海况下海上航行补给环境影响因素的深入分析,基于舰船操纵性理论、高架索力学模型,采用多属性决策方法,建立舰船海上航行补给间距计算选取决策模型。针对该模型,利用多属性决策安全分析法,得到舰船海上航行补给间距决策方法。并对5级海况下舰船补给间距进行计算,通过与相关文献研究结果以及舰船补给规范进行对比,证明计算结果的准确性,验证该决策方法的可行性与工程应用价值。     

舰船海上补给的航态决策方法研究

舰船横向补给是海上物资和装备的一种主要补给手段,舰船的航态和横向间距是舰船横向补给的关键影响因素。在复杂海况下,单纯依靠补给指挥员的经验及补给规范往往无法得到兼顾补给效率与安全的舰船航态和横向间距值。通过对复杂海况下海上航行补给环境影响因素的深入分析,基于舰船的耐波性理论,建立舰船航态的耐波性安全评估和决策模型。对5级海况下的舰船航态进行计算,通过与相关文献研究的结果以及舰船的补给规范进行对比,证明了计算结果的准确性,验证了该决策方法的可行性与工程应用价值。     

大型水面舰船结构设计载荷研究

分析大型水面舰船船体强度规范的研究现状,并对其中的环境载荷、失速影响、设计载荷进行研究。结果表明:大型水面舰船的设计载荷中应计及失速的影响,且该类型舰中砰击弯矩分量十分显著。基于设计波的规范体系准确有效。     

UR S11A对船体梁波浪载荷长期极值的影响研究

2016年7月1日起生效的新版UR S11A以提升集装箱船结构安全为目标,替代了之前的版本UR S11。论文对UR S11A和UR S11中关于船体梁波浪载荷长期极值的计算公式和技术背景进行了比较。以已经交付运营或正在建造中的14型不同尺度集装船为分析数据库,对这两个规范在确定波浪载荷长期极值中的应用进行对比研究。然后以一型超大型集装船为算例,用基于线性波浪载荷的谱分析法、基于非线性波浪载荷的等效设计波法和非线性等效设计海况法等三种长期极值预报方法,对船舯区域垂向波浪弯矩进行计算,并分析它们与规范值之间的差异。总结UR S11A对船体梁的波浪载荷长期极值的影响,也为集装箱船波浪载荷设计极值的确定提供参考和建议。     

水面舰船波浪弯矩计算方法研究

我国现行《舰船通用规范》适用于设计水线长不超过160m的水面舰船,当设计水线长在160～200m时,规范规定参照执行。随着舰船的尺度逐渐加大,波浪载荷的计算问题更加复杂。比较了4种规范的波浪载荷计算公式,并应用线性切片理论,采用短期和长期预报的方法,计算大尺度舰船的垂向波浪诱导弯矩值。因此,对于一定范围内的大尺度水面舰船,采用"通用规范"所得波浪载荷值计算船体强度还有一定安全性,并可运用多种计算方法合理选取波浪弯矩值。     

舰船加筋板局部强度评估中的总纵应力折减系数研究

舰船加强筋尺寸的合理确定一直是结构设计中的热点问题。本文综合考虑总纵弯曲应力和局部载荷的相互作用,研究加强筋的许用应力折减系数(C_s)的影响因素与合理取值方法。通过分析加强筋的力学模型、对比不同规范中的C_s取值,以及用非线性有限元软件Abaqus计算一系列加筋板模型,拟合C_s曲线并与规范对比,并验证剖面对称性和局部载荷作用方向对C_s取值的影响方式,丰富了舰船局部强度校核方法的技术背景,为板架设计、舰船三维局部校核程序开发提供借鉴。     

过洋性渔船运输支撑底座设计

为了安全的将过洋性渔船从建造地运输到目的地,设计支撑底座保证渔船平稳的放置在运输船舶甲板上,支撑底座承受渔船空船重量及运输过程又恶劣海况产生的惯性力;根据钢质海洋船舶入级规范将底座所受各种载荷简化为静载荷并计算底座承重,通过静力学方法校核底座强度;经计算该支撑底座设计满足要求;实际证明该方法用于运输支撑底座设计可行。     

舰船加筋板局部强度评估中的总纵应力折减系数研究

舰船加强筋尺寸的合理确定一直是结构设计中的热点问题。本文综合考虑总纵弯曲应力和局部载荷的相互作用,研究加强筋的许用应力折减系数(C_s)的影响因素与合理取值方法。通过分析加强筋的力学模型、对比不同规范中的C_s取值,以及用非线性有限元软件Abaqus计算一系列加筋板模型,拟合C_s曲线并与规范对比,并验证剖面对称性和局部载荷作用方向对C_s取值的影响方式,丰富了舰船局部强度校核方法的技术背景,为板架设计、舰船三维局部校核程序开发提供借鉴。     

三维非线性波浪载荷和结构响应仿真技术在舰船设计中的应用

随着包括多体船和新材料应用在内的新设计概念出发，以及可靠性方法在水面舰船结构设计标准中的应用发展、突出强调了必须有一个更精确的方法来获得其使用期内的载荷情况。描述了一个多层次的计算系统，可以用来预报舰船在各种海况下的船体运动和波浪载荷。目前，新的非线性理论正由美国海军进行验证，介绍了目前最新的发展动态。用非线性方法得出的结果将与用线性方法得出的结果和船模试验的结果进行对比。     

砰击对大型船舶波浪载荷的影响研究

随着船舶向大型化发展,各船级社规范提供的船舶波浪载荷计算公式并不能充分表征与其密切相关的因素。大型船舶一般具有超规范船长、大艏部外飘结构、较高航速等特点,容易导致舰船砰击现象的发生,它是船舶设计波浪载荷确定的重要因素。以某大型船舶为对象,依据CCS规范、GJB/Z119指导性技术文件、船体结构设计准则计算方法,用实例计算分析了船舶波浪设计载荷。利用模型试验的方法研究了大型船舶波浪载荷与砰击载荷组合特征的变化,分析了船舶外飘角和刚度变化对砰击载荷的影响。研究结果可为大型船舶波浪设计载荷的合理确定提供参考,也可为相关船舶波浪载荷标准规范的制修订提供借鉴。     

极限海况下软刚臂式单点系泊系统的初步设计

针对极端海况条件下,对海上核电平台的软刚臂式单点系泊系统进行了初步设计研究。采用我国渤海海域万年一遇海况条件,同时考虑极限海况下的风、浪、流以及冰载荷不同组合工况,对该系泊系统进行载荷及运动响应计算分析,建立了系泊时变刚度数值计算模型;绘制了系统的刚度特性曲线,最后,对该设计系统进行优化设计分析,包括:各设计参数敏感性分析、系泊力特性分析、低频共振特性分析、运动特性分析和防碰撞余量分析等。综合以上分析,最终确定该系泊系统在不同海况重现期标准下的主尺度、结构重量和重心以及载荷与运动响应。该文软刚臂式单点系泊系统的设计方法及其优化分析过程,对单点式系泊系统的选型和设计具有一定的参考意义。     

半潜平台波浪载荷不确定性及结构疲劳可靠性研究

在海洋平台结构疲劳强度分析的不确定因素中波浪载荷的不确定性对其影响较大,为了评估疲劳载荷计算过程中波浪载荷的不确定性文章建立了海浪谱型、波高、波浪载荷传递函数、平均跨零周期、海况发生概率和浪向等引起的波浪载荷不确定性的评估方法和公式.同时为了评估波浪载荷传递函数的不确定性进行了波浪载荷模型试验.重点对西北太平洋和中国南海的海况进行了分析计算,定量统计回归出西北太平洋的有义波高和平均跨零周期修正公式,以及中国南海不同季节海况和浪向分布规律对半潜平台波浪载荷和疲劳寿命的影响因子.最后根据波浪载荷不确定性以及结构疲劳分析中的其他不确定因素计算分析了半潜平台典型结构的疲劳可靠度.     

水下爆炸作用下船体大开口结构的强度校核

利用有限元程序ABAQUS,对某具有大开口结构的舰船在六级海况和九级海况下遭受武器攻击时的总强度进行校核,分析了舰船在波浪栽荷和爆炸载荷同时作用下,大开口结构,尤其是大开口角隅处的应力变化,计算出考核点在不同工况下的应力储备系数.计算和分析表明,该舰大开口结构处的应力集中现象比较明显,使强度满足受到一定影响.还分析比较了不同工况下大开口的应力储备系数,得出一些规律,为该舰大开口结构强度的评估提供参考依据.     

基于“定期与视情相结合”模式的舰船修理结构设计方法

针对舰船装备使用强度增大后带来的修理结构不适应性难题,提出了一种"定期与视情相结合"的等级修理新模式,研究确定了新等级修理模式应以定期修理为基础、以视情修理为辅助、以在航修理为补充;围绕新模式下舰船修理结构设计的关键环节,分析了军事需求和装备维修需求对等级修理的要求,以及修理类别、修理间隔和在修时间的确定方法,设计出的修理结构能够更好地满足舰船任务拓展需要,对于确保舰船的合理使用与适时修理具有重要作用。     

计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法北大核心CSCD

[目的]为在水面舰船作战能力评估中计入海洋风浪环境影响,[方法]在分析风浪环境对水面舰船平台航行性能和武器系统使用影响的基础上,分别建立水面舰船综合作战能力评估指标体系和水面舰船风浪环境适应性评估指标体系,提出基于多属性效用理论和层次分析法(AHP)建立计及风浪环境影响的水面舰船作战能力综合评估方法,并选取国外某驱逐舰为典型算例进行验证。[结果]结果表明,在5级海况下计及风浪环境影响时该舰的综合作战能力约为静水中(0级海况)作战能力的81.5%,量化评估结果与专家定性评估结果趋势一致。[结论]该方法可以较合理地量化评估考虑风浪环境影响的水面舰船综合作战能力,为水面舰船型号论证与研制工作提供技术支持。     

计及风浪环境影响的水面舰船作战能力评估方法

[目的]为在水面舰船作战能力评估中计入海洋风浪环境影响,[方法]在分析风浪环境对水面舰船平台航行性能和武器系统使用影响的基础上,分别建立水面舰船综合作战能力评估指标体系和水面舰船风浪环境适应性评估指标体系,提出基于多属性效用理论和层次分析法(AHP)建立计及风浪环境影响的水面舰船作战能力综合评估方法,并选取国外某驱逐舰为典型算例进行验证。[结果]结果表明,在5级海况下计及风浪环境影响时该舰的综合作战能力约为静水中(0级海况)作战能力的81.5%,量化评估结果与专家定性评估结果趋势一致。[结论]该方法可以较合理地量化评估考虑风浪环境影响的水面舰船综合作战能力,为水面舰船型号论证与研制工作提供技术支持。     

舰船海况模拟平台等效摇摆参数研究

分析现有舰船海况模拟平台指标制定上的不足,提出等效摇摆参数的概念,确定以过载系数相等的等效原则,按照横摇、纵摇、横纵摇耦合分析幅值不变、周期不变、幅值周期改变3种情况下的等效摇摆参数。结果表明,现有舰船海况模拟平台指标产生的过载系数偏小,不能准确反映实际舰船摇摆效果,要产生一致的摇摆效果,舰船海况模拟平台指标必须进行等效换算。