船舶碰撞机理与耐撞性结构设计研究综述

研究船舶碰撞和触底事故的机理,以及如何提高船舶结构耐撞性是船舶碰撞研究领域的热点.文章介绍了解析法、数值仿真技术和风险分析法的发展与应用特点,阐述了近些年来船舶碰撞、船舶触底、缓冲船首设计、船桥碰撞和船舶与海洋平台碰撞等领域的研究成果,列举了一些降低船舶碰撞和触底事故风险的新型结构设计,并对今后的研究方向提出了若干建议.     

船体结构耐撞性优化设计方法研究

提出了一种船体结构耐撞性设计的优化方法,它是在试验设计、径向基神经网络和遗传算法的基础上发展而成的,用高精度的快速分析模块来代替计算量很大的复杂模型,且能处理混合离散变量和工程约束条件。为表征船体结构的耐撞性能,本文引入了耐撞指标的概念。应用上述优化方法对某散货船舷侧结构进行了耐撞性优化设计。优化过程中以耐撞指标作为目标函数,以结构重量作为约束条件,用非线性有限元动态响应分析程序ＭＳＣ／ＤＹＴＲＡ     

船舶舷侧结构耐撞性分析

为研究船舶舷侧结构的碰撞损伤过程,采用非线性动态响应分析方法,使用ANASYS/LS-DYNA显式动力分析软件,对船艏和船舷垂直碰撞过程进行数值仿真,获得了碰撞力、能量吸收和结构损伤变形的时序结果。为了分析船舶舷侧结构耐撞性能,本文对比了常见油船、新型Y型和X型舷侧结构的仿真过程,结果表明新型舷侧结构在整体的耐撞性能上优于传统的舷侧结构,承载构件的不同也会对结构的耐撞性产生很大的差异。     

船舶加筋板结构耐撞性能分析

提出计及摩擦力影响后船舶舷侧加筋板耐撞性能分析的一种简化分析方法,详细讨论了球鼻艏撞击作用下舷侧加筋板的渐进破坏过程,给出了相应的撞击力-撞深曲线和吸收能量-撞深曲线。通过与已有试验结果的比较表明,该简化分析方法能对船舶舷侧加筋板结构的耐撞性能做出合理预报,从而可用于设计阶段评估船体舷侧结构的耐撞性能。     

小型快艇结构耐撞性研究

船舶碰撞是一种复杂非线性瞬态响应过程,在碰撞区内的构件一般迅速进入塑性流动状态,出现撕裂、屈曲等形式的破坏和失效,因此对小型快艇结构碰撞特性进行分析非常必要。分析了艇艏撞击作用下快艇舷侧加筋结构的渐进破坏过程,给出了撞深曲线。为表征小型快艇船体结构的耐撞性能,建立了基于综合考虑塑性应变衡准和撞深衡准的小型艇结构耐撞性评价模型。最后,运用有限元法进行数值分析,开展快艇改进舷侧的结构耐撞性优化研究。数值分析表明,对于中小型快艇,碰撞损伤主要是艇体的总体弯曲变形,损伤变形区域占全船的比例较大,采用塑性应变衡准和撞深衡准能有效地刻画中小型快艇结构耐撞性。     

基于SPS的船体耐撞结构设计研究

夹层板系统（SPS）具有优良的力学性能,因此被广泛地应用于船舶修造过程。因其夹芯层具有良好的缓冲作用,所以可以用作耐撞结构以提高舰船的碰撞性能。文章基于大型商业有限元分析软件ABAQUS,分析了SPS舷侧结构的碰撞性能,重点讨论了损伤变形、碰撞力和能量吸收等碰撞参数,并与传统舷侧结构的碰撞性能进行比较。研究表明：SPS舷侧结构较传统舷侧结构在总质量相当的情况下,极限撞深提高且在极限撞深时吸能也提高较多,表现出了优越的耐撞性能。     

基于折叠式夹层板船体结构耐撞性设计

提高船体结构的耐撞性能是开展船舶碰撞与搁浅研究的主要目的,通过船体结构耐撞设计提高船舶的安全性,对常规船体结构进行优化来提高结构耐撞性能是有限的,设计新型高效的吸能单元是提高结构耐撞性能的有效途径m折叠式夹层板具有吸能好、比强高、刚度大等特性,是一种理想的能量吸收单元.引进特种吸能单元FSP设计出一种新式耐撞结构形式,分别应用于双壳、单壳舷侧结构,对其耐撞性能进行研究.通过数值仿真计算分析,证实FSP舷侧结构显著提高了单壳、双壳舷侧结构的抗撞能力,FSP结构是一种先进的耐撞结构形式.     

壳板厚度对船舶加筋板结构耐撞性能的影响

从船舶加筋板结构缩尺模型的耐撞性试验出发,结合简化分析,详细讨论壳板厚度变化对加筋板结构耐撞性能的影响。给出2个船舶加筋板结构缩尺模型的准静态压入变形试验结果,提出新的简化分析方法,并将简化分析方法与试验进行对比。结果表明:理论计算结果与试验结果吻合较好,增加壳板厚度将显著提高加筋板结构的耐撞能力。     

新型舷侧防护结构耐撞性能研究

采用数值仿真的方法对船舶碰撞动力学过程进行仿真再现。系列仿真计算结果表明,传统的舷侧结构在耐撞性能方面存在很多缺陷,针对大型VLCC船舶设计帽形、菱形、半圆管形三种新型纵桁形式的双层舷侧结构模型,并从碰撞载荷、结构损伤变形、能量的吸收与转换等角度对此三种新型舷侧结构与传统舷侧结构的耐撞性能进行对比分析,结果表明半圆管纵桁形式的双层舷侧结构模型具有最好的耐撞性。     

一种基于IFP的单壳舷侧耐撞结构

改进船体结构耐撞性是开展船舶碰撞研究的一个主要目的.结构耐撞性设计,就是在碰撞研究的基础上,对传统的舷侧结构进行优化设计,或者设计一些具有特殊吸能元件的新型船体结构形式,来改善船舶的结构耐撞性能.目前,船舶耐撞性的研究主要集中于双层舷侧结构,单壳舷侧结构的耐撞性研究开展得较少.IFP(Improved Frame Panel)是一种先进的舷侧骨架结构,它具有良好的吸能特性和结构强度,是一种理想的能量吸收单元.本文基于IFP构建了一种新式单壳舷侧耐撞结构,并将之应用于某型护卫舰.通过仿真计算和比较研究,证明IFP可以显著提高舰船的侧向抗撞能力,是一种先进的耐撞设计思想.     

雷达相对运动线在船舶避碰中的应用

阐述雷达在船舶避碰中的重要作用,以及如何运用雷达相对运动线进行海上避碰,同时考虑其特例情况和使用雷达避碰的注意事项。     

Multi-agent技术在海上船舶避碰决策系统开发中的应用

计算机控制技术的发展给船舶行业带来了新的发展,为了最大限度保障船舶的航行安全,通过计算机通信技术和智能算法,人们已经能够实现船舶的自动避碰,这极大地降低了船舶的事故率。但是传统的避碰决策系统并不能同时处理大量的船舶航行数据,因此必须借助Multi-agent技术,提高船舶的避碰数据处理速度,在显著提高避碰效果的同时,有效降低了航运成本。本文通过建立基于Multi-agent技术的船舶避碰模型,分析了该技术的应用效果。     

船舶海上运动拓扑结构与预测分析研究

舰船运动预报对提高航空母舰作战能力具有非常重要的意义。灰色系统理论对研究舰船运动的随机性和非线性具有非常大的优势。因此,本文通过其拓扑预测模型研究舰船的姿势预报。本文首先建立了灰色拓扑预测在舰船运行纵摇预测中的应用模型,然后通过数据对比研究误差产生的原因。     

Impact scenario models for probabilistic risk-based design for ship–ship collision

A number of authors have proposed probabilistic risk based ship design for ship–ship collision, conditional to the local trading area of a vessel. The probability of collision and consequences are determined based on the traffic conditions in which a vessel is expected to operate. This paper investigates the adequacy of currently available models for impact scenarios, i.e. models linking the traffic conditions to the conditions at the moment of collision. An exploratory statistical model is presented to establish such a link. A probabilistic risk based design case study is performed for a fleet of RoPax vessels trading on a specified route in the Gulf of Finland. The available impact scenario models from the literature are compared with the developed probabilistic evasive maneuvering model. The results show that the impact scenario models have a very significant influence to the calculated hull breach probabilities. No well-justified impact scenario models are presently available and also the presented probabilistic evasive maneuvering model is burdened with uncertainty. Hence, to move toward a probabilistic risk based ship design paradigm for ship–ship collision in a local trading area, more focus and research is needed to establish a credible link.     

某船舶结构声学设计技术探讨

以某船舶的噪声振动控制为目的,探讨了船舶结构声学设计技术。针对某船舶机舱结构,在初步设计的基础上,运用FEM/BEM方法,对比了不同设计参数下的船舶振动响应和水下辐射噪声声压级。通过调整机舱段结构参数,避免船体结构共振的发生,确定了低噪声设计方案。模型试验表明,振动传递特性的计算值与试验值有很好的一致性,所建立的船舶振动噪声预报模型是可信的。     

基于全耦合分析技术的折叠式夹层板船体结构碰撞性能研究

船舶碰撞事故往往会带来灾难性的后果,船舶碰撞性能以及耐撞结构设计方面的研究一直受到国内外学者的重视。本文基于全耦合数值仿真分析技术,以一多用途船舷侧结构为研究对象,设计出两种夹层板新式抗冲击舷侧结构,并对原结构和新式结构的碰撞性能进行比较。研究结果表明,新式舷侧结构发生损伤变形的区域较大,参与抵抗撞击的构件增多,损伤变形程度有所降低,且在总重量相当的条件下总吸能有大幅提高,可以有效缓解高能碰撞对结构的危害。     

补给作业船舷侧碰撞损伤环境研究

基于横向补给作业中各个阶段可能出现的舷侧碰撞模式所确定的两船碰撞发生时的夹角和补给作业船受撞位置,进行横向补给作业船舷侧碰撞损伤仿真研究。分析了补给作业船的吸能特性和碰撞过程中两船的运动状态,获得了碰撞力、能量吸收和损伤变形的时序结果。该文的研究可对于开展补给作业船舷侧碰撞结构损伤评估、舷侧抗撞结构的优化设计提供指导。     

船舶避碰辅助决策系统的设计与实现

研究了广阔水域多船会遇的避让方案,首先根据会遇态势、本船与目标船的船舶运动参数,给出了危险度的量化计算,然后选择与最危险目标船舶进行了避碰.分析了整个避碰过程的流程,并用软件进行了实现.     

船舶结构疲劳控制设计数据库的研究

如何在设计阶段就能够预测结构的疲劳寿命一直以来是个工程上的难题。因此,科学地预测结构疲劳寿命具有较大的现实意义。针对该问题,本文基于工程热力学基本理论、结构焊接数值算法、结构可靠性、结构疲劳寿命等理论建立了结构疲劳寿命评估计算模型。以为基础,借助有限元法对结构疲劳寿命进行计算,并建立了船舶结构疲劳设计数据库。该数据库能够对结构疲劳寿命进行有效地预测,具有一定的工程应用价值。     

船舶在海浪下的运动模型分析与舰船运动模拟平台的设计

海上航行环境恶劣,海浪干扰使船舶的摇荡运动不断加剧,从而威胁船舶的航行安全。因此,研究船舶在海浪下的运动模型和设计船舶控制系统对提高船舶航行的稳定性及安全性具有极为重要的意义。本文将通过建模的方式模拟实际船舶,研究船舶对海浪的响应,并且基于此设计船舶的运动模拟平台。