船舶几种浮态下阻力的数值计算方法

商船会因装载不同而吃水大幅增减,舰艇会因战损而出现严重纵横倾,如何在浮态急剧变化时估算船舶的快速性,是一项具有普遍意义的课题.为了解决上述问题,采用计算流体力学方法对某型船模进行了大量计及自由表面的不同浮态下的阻力数值计算,在深入分析船体浮态改变时影响船舶阻力诸因素的基础上,对数值计算结果进行了研究,推导出船舶吃水、纵倾和横倾变化时的阻力估算公式.据此进行的数值计算结果与水池试验结果对比,吻合良好,从而验证了提出的计算模式的可行性,为解决船舶任意浮态下的阻力计算问题提供了新的思路.     

基于CFD方法的舰船纵倾组合浮态阻力计算的研究

随着舰船大型化和快速化的发展,舰船易发生横倾和纵倾等浮态变化。如何准确地预报舰船的阻力状况是设计船体时的重要步骤。针对此问题,本文主要采用计算流体动力学的方法估计舰船阻力。本文在介绍CFD技术原理的基础上,研究了CFD主要技术思路和详细计算流程。对船体在航行过程中所受阻力进行归纳分类,推导流体动力学控制方程式,研究应用广泛的湍流模型。最后,进行船模试验,验证CFD模拟计算结果。试验结果表明,CFD计算结果较为精确,具有实际应用价值。     

船舶多自由度斜航运动水动力数值研究

计及多自由度运动的船舶斜航水动力预报对船舶航行安全具有重要意义。文章通过耦合求解船舶运动方程和雷诺平均N-S方程,并采用VOF方法和高精度自由面捕捉技术对作多自由度斜航运动船舶的粘性绕流场进行数值模拟。船舶动态平衡位置根据计算出的力和力矩来决定,得到包括升沉、纵倾和横倾在内的船舶浮态。文中采用的算例与爱荷华大学进行的模型试验相同,通过比较数值计算结果和试验值验证了该方法的有效性。对船模在受约束和自由运动两种状态下的船舶运动和流场进行模拟,通过比较分析船舶升沉、纵倾和横倾的影响。文中计算获得的详细流场细节特征,包括前体和舭部的涡以及船体表面上的压力,有助于理解船舶斜航运动浮态变化的机理。     

船舶多自由度斜航运动水动力数值研究（英文）

计及多自由度运动的船舶斜航水动力预报对船舶航行安全具有重要意义。文章通过耦合求解船舶运动方程和雷诺平均N-S方程,并采用VOF方法和高精度自由面捕捉技术对作多自由度斜航运动船舶的粘性绕流场进行数值模拟。船舶动态平衡位置根据计算出的力和力矩来决定,得到包括升沉、纵倾和横倾在内的船舶浮态。文中采用的算例与爱荷华大学进行的模型试验相同,通过比较数值计算结果和试验值验证了该方法的有效性。对船模在受约束和自由运动两种状态下的船舶运动和流场进行模拟,通过比较分析船舶升沉、纵倾和横倾的影响。文中计算获得的详细流场细节特征,包括前体和舭部的涡以及船体表面上的压力,有助于理解船舶斜航运动浮态变化的机理。     

舰船船底破损后的外载荷和应力研究

以某舰船为例,用符拉索夫法计算了鱼雷在舰船底部非接触爆炸使舰体结构产生破损后由于进水引起的浮态和载荷变化,给出了鱼雷命中破损后波浪弯矩随不同破损部位、不同进水体积的变化规律。在此基础上计算了鱼雷爆炸使舰体结构产生破损后的应力。研究指出,计算破损舰船结构应力时必须同时考虑破损使结构承载力大大下降和由于进水引起的浮态和载荷变化对舰艇生命力的影响。舰体结构的正应力和剪应力都随着进水体积的增大而增大,鱼雷最危险的命中位置是船中和剪力最大处。研究对舰船生命力的评估有重要意义。     

舰船联合基座结构刚度评估研究

采用计算机辅助空间有限元前后处理软件（ViziCAD）对舰船联合基座进行三维建模,按照GJB/Z119-1999《水面舰艇结构设计计算方法》对联合基座结构在舰船正浮静置、横摇10°、纵倾5°三种状态下进行基座刚度仿真计算与分析.经仿真计算表明联合基座结构设计具有足够刚度,可满足装舰技术要求.     

箱型自升式平台破损后剩余稳性的研究

介绍一种箱型自升式平台破损后剩余稳性的计算方法。基于稳性计算软件GHS,选用箱型自升式平台对在360°不同方向下剩余稳性的特性进行计算,并对传统的在横倾过程中用固定转轴的计算方法进行衡准校核,以及对横倾过程中由于横倾引起的纵倾变化而重新寻找无纵倾只有横倾的转轴的计算方法进行衡准校核对比,此方法可用于实际计算中自升式平台破损后剩余稳性的分析。     

船体破损后总纵剩余强度预报

阐述采用符拉索夫拉沉性计算方法解决破损船舶总纵强度计算中的外载荷和破损模型等问题。研究破损船舶问题是在不沉性理论基础上进行的。首先从研究在静水中既朋纵倾又有横倾时船舶浮态参数入手，进而研究静置在波浪上的船舶浮态参数、波浪弯矩和波浪剪力。     

消磁系统新趋势

消磁系统的功能就是借助于装置在舰船内的线圈通过电流产生的磁场来补偿舰船所造成的地磁场的畸变。消磁系统应能根据舰船的航态（航向、横倾、纵倾）和海域位置的变化产生一个大小相等，方向相反的补偿磁场。然而，随着现代化水雷灵敏度的提高，必须不断地改进消磁系统的效能。     

极端工况下FLNG的B型独立罐的屈服强度分析

为解决液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)B型独立罐接触分析需反复手动迭代计算的问题,提出一种自动耦合非线性分析方法。根据挪威船级社规范确定B型独立罐在极端工况下的工作载荷,对底部防横倾、底部防纵倾、顶部防横倾和防浮等关键结构进行接触设置,建立相应的结构三维有限元模型。在此基础上,对极端工况下独立罐的结构进行分析,对其在不同工况下的应力分布特点进行解析,给出需关注的高应力位置和罐体结构优化建议。     

船体纵横倾对推进轴系支撑轴承润滑动特性的影响

船舶在遇到极端情况时会出现纵倾和横倾状态,影响其推进轴系中径向轴承和推力轴承的润滑支撑动特性,进而影响推进轴系的振动特性。本文以某船舶推进轴系中的油润滑和水润滑径向轴承以及推力轴承为研究对象,针对其在横倾和纵倾情况下的润滑动特性进行计算研究和影响分析。计算结果表明:在工程计算中最少可以只计算2个纵倾角度下的推力轴承动特性参数,再线性外推出其他纵倾角度下的动特性参数;油润滑径向轴承表现为完全流体动力润滑状态,水润滑径向轴承勉强处于流体动力润滑状态;油槽或水槽会使润滑刚度、阻尼和轴心位置随横倾角发生不连续变化。     

重吊船大件货物吊装方案

为了降低重吊船大件货物装卸过程中的风险,使装卸过程更加规范化,分析重吊船装卸大件货物过程中船舶稳性及浮态的变化,充分考虑重吊船装卸货时相关规范对船舶横倾和纵倾的要求,以实船装载700 t大件货物为例,针对过程中稳性及浮态的变化,利用调整压载水的方式设计并验证了装货方案的合理有效。     

船舶最佳纵倾航行与节能

本文综述了交通部上海船舶运输科研所及国外关于船舶变纵倾试验的结果,并通过作者对一些船舶的计算,阐明了船舶最佳纵倾航行法是一项切实可行的节能措施,一般可节油4～10％。文中给出了船舶试用最佳纵倾航行的实例;并指出了最佳纵倾节能是一个综合性的实用问题,必须从船处于纵倾状态时的稳性、强度、浮态、操纵性等方面加以权衡。例如在空载营运时应考虑浮态衡准要求;满载状态采用首倾航行应谨慎从事;半载或减载排水量状态能否采取首倾的最佳纵倾来营运?这应从挖潜致用、节能与安全观点出发,深入探讨。     

桩腿系泊FSRU的无压载水设计和研究

当前世界范围内的浮式液化天然气存储和再气化装置（FSRU）均依赖于压载水,在加注、外输、气化、检验、保养和维修等过程中,LNG的装载始终处于动态变化状态,须持续调拨压载水以调整船体浮态,从而附加了大量的运营和维护成本。目前暂无无压载水FSRU设计问世。针对一艘桩腿系泊的FSRU进行无压载水设计,在常规FSRU基础上,进行分舱和布置等方面的设计修改,并提出2种主要设计方案。通过结合水动力分析的方法校核其稳性,并分析、对比采用的无压载水设计思路在控制船体浮态上可实现的效果。最终提出一种无压载水设计方案,该方案具有足够稳性,并在LNG均匀装载时的各正常操作工况下船体横倾和纵倾基本为0°,在其他所有装载工况和破损工况下船体横倾和纵倾小于3°,可满足桩腿系泊系统在船体浮态方面的设计要求。     

船舶最佳纵倾、节能与安全

本文综述了交通部上海船舶运输科学研究所及国外的试验结果,并通过作者对一些船舶的计算,阐明了船舶最佳纵倾航行法是一种独树一帜的切实可行的节能措施,一般可节油4～10%;指出了最佳纵倾节能是一个综合性的实用问题,必须从船舶处于纵倾条件下的稳性、强度、浮态等诸方面加以权衡,以期做到既节约能源又确保安全。为此,作者认为:船舶在空压载状态营运时,应考虑浮态衡准要求;满载排水量状态,采用首倾航行应谨慎从事,注意到其对船舶安全的不利影响;半载或减载排水量状态,能否采取首倾的最佳纵倾来营运?这应从挖潜致用、节能与安全观点出发,深入探讨之。     

船舶横倾姿态动态调整控制设计与仿真

针对船舶航行过程中,由于不均布载荷和随机海浪的作用导致发生不规则横倾运动的问题,通过集成横摇模型和减摇水舱控制系统,建立Matlab下的船舶浮态调整仿真模型。该模型控制系统采用PID控制算法,通过调整水舱水量保证船舶竖直的浮态位置。同时,分析不同遭遇角、波高下的海浪对船舶姿态的影响,并在该模型基础上设计了Kalman滤波器来滤除波浪干扰信号,确定船舶在不均布载荷作用下的真实横摇角度,证明Kalman滤波的实用性。通过比较仿真结果和理论计算值,确定横倾模型的正确性,同时验证该控制系统有利于提高船舶的横倾稳定性和安全性。     

起重船吊重跌落后的动静稳性分析

吊重跌落是起重船作业中可能遇到的严重事故.研究了吊重跌落这种极限载况对起重船舶浮态、静稳性及动稳性等性能的影响.首先建立冲击外力矩作用下船舶横摇运动数学模型,对不同旋转角度下吊重跌落后船舶横摇运动进行仿真.其次介绍BV规范和RINA规范对起重船作业过程中吊重跌落后的稳性衡准要求.最后以某实际起重船为例,分别计算两种典型载况下吊重跌落前后船舶的浮态变化和静稳性校核,实现了吊重跌落后该船的横摇运动仿真.计算结果可为该类工程船的合理设计与安全作业提供理论依据.     

随机风浪中舰船横摇倾覆概率分析

以路径积分法为基础,采用Gauss-Legendre公式探讨了随机风浪作用下舰船的运动及其倾覆概率计算。考虑阻尼力矩、复原力矩的非线性及风浪的随机性,建立了随机风浪中舰船运动的非线性微分方程,应用路径积分法给出白噪声随机扰动和定常风倾力矩作用时横摇角概率密度函数随时间的演变,按照现有的倾覆准则给出舰船倾覆概率的表达式。通过算例,验证了路径积分法的准确性,分析了各个参数对横摇角概率密度的影响,计算得出了不同风速、不同航速下的倾覆概率,以及倾覆概率随时间的变化。研究表明,此方法简便可行,并能在数量上预报舰船在随机风浪下的倾覆概率。     

对船舶压载水舱检查和养护重要性的认识

<正>船舶压载,可以调整船舶吃水和纵倾横倾以获得需要的浮态,调整船舶重心高度以获取良好船舶稳性,改善船舶操纵性能,重要性毋庸置疑。做好压载水舱的常规检查和保养,及时发现和纠正缺陷,保持良好的技术状态,是船舶日常管理的重要部分。     

纵倾船舶浮态计算的新方法——三参数迭代法

本文提出了船舶纵倾浮态的平衡方程组及其逐步近似的三参数迭代解法,编制了电算程序,对几艘船舶在多种装载状态下的纵倾浮态作了计算,其结果表明本方法精度高、收敛快、实用、可靠。