Experimental study of slam-induced stresses in a containership

Experiments for the ship motions and sea loads were carried out on a segmented model of a container ship in ballast condition. Comparisons between the measurements and the theoretical results were carried out for the vertical motions and bending moments. For the evaluation of the primary stresses it is assumed that the total vertical bending moment induced by waves is divided into one component obtained by the linear theory and another one is due to the slamming loads. Several formulations for the determination of the slamming loads are compared with experimental results. The vibratory response of the model is calculated by modelling the hull with rotational springs and rigid links. Linear finite elements with a consistent mass formulation are adopted for the structural model and the response is obtained by modal superimposing and direct integration methods.     

基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估

  目的  常规疲劳损伤谱分析法只考虑了线性波浪载荷对疲劳寿命的影响,对于大外飘型船舶,如何考虑非线性砰击载荷的影响成为疲劳损伤计算的难点。  方法  首先,采用非线性时域方法计算船体总弯矩的时历分布;然后,结合雨流计数法,统计出船体节点在非线性砰击载荷下的疲劳应力范围分布,进而得到船体节点考虑非线性砰击载荷影响的疲劳损伤;最后,将其与线性波浪载荷产生的疲劳损伤予以对比,计算非线性砰击弯矩对某大外飘型船舶疲劳总损伤的放大系数。  结果  经计算,考虑砰击载荷后,疲劳损伤放大约40%。  结论  采用该计算方法对具有严重砰击载荷的船舶进行疲劳损伤计算具有实际参考意义。     

Experimental and numerical investigation of fatigue damage due to wave-induced vibrations in a containership in head seas

Fatigue cracks have been known to occur in welded ships for several decades. For large ocean-going ships wave-induced vibrations can, depending on trade and design, cause up to 50% of the fatigue damage. The vibrations may be due to springing and whipping effects. In this paper, we address the fatigue damage caused by wave-induced vibrations in a containership of newer design trading in the North Atlantic. The fatigue damage was obtained both experimentally and numerically. The experimental results were found from tests performed with a flexible model of the ship, while the numerical predictions were done using nonlinear hydroelastic strip theory. The measurements showed that the wave-induced vibrations contributed approximately 40% of the total fatigue damage. The numerical method predicted the wave frequency damage well, but was found to overestimate the total fatigue damage by 50%. This was mainly due to an overprediction of the wave-induced vibrations. The discrepancy is partly related to three-dimensional (3D) effects which are not included in the two-dimensional (2D) slamming calculation, and partly to an overprediction of the springing contribution. Moreover, the numerical method does not account for the steady wave due to forward speed. By using a simplified approach we show that high-frequency damage can be significantly reduced by including the steady wave for the relevant vessel, implying better agreement with the experimental results.     

集装箱船LNG燃料加注与装卸货同时操作的安全区域分析

大型LNG燃料船舶的LNG加注量大,为了减少靠港时间,需要考虑在LNG燃料在港加注的同时进行船舶装卸货操作。以一艘10 000 m3 LNG加注船对一艘18 000 TEU LNG燃料动力集装箱船的在港加注为研究对象,基于失效频率分析拟定了4个LNG泄漏场景,采用三维计算流体力学(CFD)软件FLACS分析了LNG泄漏后的可燃气体影响范围,最终得到了一个矩形危险区域,将此危险区域范围之外的区域作为LNG燃料加注与装卸货同时操作的安全区域。研究表明,LNG燃料船对船加注与装卸货同时操作的安全区域设定不可一概而论,不同的设计和作业条件将有不同的安全区域,在该类问题分析中,不能忽视LNG加注软管泄漏和加注船液货舱安全阀排放两种场景。     

结构优化方法及其在舰载武备结构设计中的应用

结构优化方法是一种以有限元法为基础的现代设计方法。详细介绍了结构优化的基本概念和分类，以及结构优化在机械结构设计中的详细应用流程。最后以某型发射装置基座为例，利用Hypermesh建模工具和Opti—struct优化工具，对其结构优化的过程进行了较为详细的说明。优化结果表明，该方法在提高结构材料的利用率和提高结构刚性方面有较高的现实意义。结构优化方法将会代替传统的设计方法，成为机械结构设计中最主要的设计方法之一。     

双壳化学品船温度场及其热应力分析

以3800DWT化学品船为研究对象,基于ANSYS有限元软件,研究了该船的船体结构稳态温度场及其热应力.在文中,首先建立了化学品船舱段结构温度场及热应力分析的三维有限元分析模型,计算了满载工况下液货舱的温度场,在此基础上对船体结构进行了结构应力评估,最后比较了装载不同温度液货时船体的热应力.     

舰上无线传感器网络设计与应用方法研究

无线传感器网络(WSN)被广泛应用在多个领域,然而其在船舶上的应用研究却相对较少。相比于传统的应用场景,一方面船舶中封闭结构较多,会导致无线信号的衰减;另一方面海上气候条件多变,也会对无线通信产生较大干扰。本文通过研究无线传感器网络在船舶上的具体环境,提出一种舰上无线传感器网络的设计方案,通过采用Zig Bee技术,构建舰上无线传感器节点的P2P通信模式,提高舰上无线传感器网络的有效性和可靠性,并通过实验数据证明本文提出的方法具有较好的可用性。     

循环水槽隔板设计与水槽倾斜研究

  目的  风洞和循环水槽是很重要的流体力学试验设备。为高效地形成风洞或循环水槽的气动力学/水动力学设计方案,开发了基于CFD的风洞循环水槽设计系统程序。  方法  该程序集实体三维建模、网格自动生成、黏性流场求解及CFD计算后处理结果输出等功能于一身,在操作流程上实现从初始参数录入到优化目标参数输出一键操作的设想,用自动化的程序节省修改模型和网格过程所花费的人力和时间成本。通过参考上海交通大学风洞循环水槽对程序进行校验。  结果  结果表明,该软件在风洞的设计及性能预报方面具有很好的可信度和便捷性。  结论  该程序具有一定的理论方法创新和较高的工程应用价值。     

MEMS航姿测量系统在航海领域的设计研究

航姿自动测量系统是当前船舶的重要助航设备之一,对于船舶的航行安全,自动驾驶等,具有重要的意义。针对当前航姿自动测量系统成本高,复杂性高的问题,本文提出一种基于低成本MEMS惯性和磁传感器的姿态和航向参考系统(AHRS),研究其在船舶航行领域中的应用,设计航姿测量系统中航向、姿态测量的数学模型。并通过实验证明提出的方法能够保持较高的工作稳定性和有效性。     

某船船体模态及振动测试

在振动理论与模态参数识别的理论基础上,对某舰艇整体的模态和振动进行测试,并对其动态特性进行评估,得出对工程实际有应用价值的结论,为船舶使用、预防性修理及其动态设计提供参考依据。     

舰船修理期间船体变形因素分析及测量方法研究

文章结合某型船推进柴油机出舱工程,分析了舰船等级修理或改换装期间船体变形产生的原因、种类以及对舰载武器系统等的影响;结合目前的应用现状,对常用的船体变形测量技术研究方法进行了介绍,包括应变片测量法、光学测量法、惯性测量法及摄像测量法。着重研究了摄像测量在大型设备出舱工程中的应用情况,对开展修理中的变形监测与控制具有理论及实践指导意义。     

舰艇真航向动态测量方法中舷角的误差修正及仿真

舰载电子经纬仪相对于岸上物标的舷角测量精度会直接影响舰艇真航向的解算精度。在航行过程中,舰艇会因风浪产生摇摆,舷角的测量精度也会受到影响。本文主要分析了不同摇摆情况对电子经纬仪测量的影响,同时利用坐标变换原理和舰艇提供的姿态信息推导出舷角测量的误差修正数学表达式。最后采用Matlab语言对文中修正方法进行编程与仿真验证。仿真结果表明,误差修正较好地改善了舰艇摇摆对舷角测量的影响,保证了舷角测量的精度,从而为舰艇真航向动态测量研究提供了有力的理论依据。     

某缉私艇水炮系统设计分析

介绍为武警某边防部队的缉私艇所配备的水炮系统的设计过程、系统组成,着重讨论水炮在实际使用过程所出现的问题及改进思路.     

基于总线及 BS T的弹载计算机可测试性设计

为了提高弹载计算机的可测试性,采用MTM测试总线及BST技术对其PCB板进行重新设计,经重新设计后的弹载计算机系统具有良好的可测试性,可以及时、快速、准确地检测与隔离故障,缩短故障检测与隔离时间,进而减少维修时间,降低系统维护成本,提高可靠性。     

虚拟仪器技术在氧烟囱实验室热工参数测控系统中的应用

介绍了虚拟仪器(VI)的概念、组成、特点和软件开发平台LabVIEW，根据氧烟囱试验室热工参数测控系统的要求，提出了基于虚拟仪器技术的氧烟囱试验室热工参数测控系统的设计思想和方法。     

浅谈缔约国政府如何保证公约在船上的有效实施

到目前为止,国际海事组织出台了大量的涉及船舶安全和防污染的强制性的国际公约、规则和议定书等法律文书,同时也包括很多非强制性的决议和建议案等。然而,这些国际公约在船上的实施情况并不十分令人满意。为了使所有的公约能够得到顺畅有力的实施,缔约国政府必须从管理层面和技术层面同时采取措施来管理和监控发生在船舶上的各种涉及安全和防污染的关键操作。     

遗传算法的改进及其在超大型油船结构优化中的应用

遗传算法是一种基于适者生存理念的随机搜索算法,它具有极强的全局搜索能力,且不需要知道问题的导数信息.然而,简单遗传算法局部搜索能力差以及易于早熟.文章编制了一种基于实数编码的适用于连续型变量的遗传算法,比较适合于多峰函数的全局寻优,且对之略作改进,也可用于离散型变量优化.采用大量经典数学测试函数对该遗传算法的优化能力进行测试,取得了很好的优化结果.在此基础上,选用经典10杆桁架结构对该算法的寻优能力进行了验证.最后,以一艘超大型油船的典型中横剖面作为研究对象,选取396个设计变量,所有变量在优化过程中都进行了离散化处理,应用JTP规范[1]作为校核依据,采用该遗传算法进行优化设计.经过优化后,船中剖面面积下降了2.6%.     

船舶舱室参数化设计的方法研究与软件实现

在船舶设计过程中舱室设计计算工作不仅繁琐,而且由于迭代设计过程中的不断更新,出现重复建模、分析计算结果与舱室模型不一致等问题。文章通过研究复合数据结构、基于宏命令的参数化设计方法与自动刷新机制,结合舱室特点,探索舱室参数化设计方法,从而实现大表面、舱室和舱容计算结果的拓扑关联,解决了舱室快速建模,自动更新舱容结果等问题,并通过自主研发来实现船舶舱室参数化设计软件。     

超大型矿砂船及设计要点

简要介绍矿砂船的特点,对国内首制30万吨级超大型矿砂船的设计要点进行归纳总结,包括船型确定、结构和主要舾装设计的重点。本船采用垂直型船首,提高载重吨和推进性能。