20.8万吨散货船总纵弯矩优化分析

本文总结散货船的各类典型装载工况,并针对散货船是否有首尾尖舱,分别梳理了影响总纵弯矩的决定性工况。以中国船舶及海洋工程设计研究院（MARIC）开发设计的20.8万吨散货船作为母型船,以优化总纵弯矩为目标,分析优化散货船总纵弯矩的多种途径,包括取消首尾尖舱、将底墩和顶墩改为压载舱、调整槽型舱壁的位置和方向、调整燃油舱在机舱和货舱区的舱容分布等。本文在分析如何优化总纵弯矩的同时,强调要综合考虑总布置、装载、浮态和规范要求。同时针对空船重量重心对总纵弯矩的敏感度影响进行定量分析,可为在船舶设计初期控制总纵弯矩提供一定参考价值。     

散货船的货舱分舱布置对总纵弯矩的影响研究

货船的货舱分舱往往决定了船体梁静水弯矩的大小,而合理的分舱能降低船体梁的静水弯矩,从而减轻船体结构的重量。以某61 000吨级散货船为研究对象,通过对完整和破舱工况下的静水弯矩进行比对,找出各舱货物质量变化对静水弯矩影响的规律,从而判断如何分舱可以降低船体梁静水弯矩。试验结果表明:这种方法是可行的,新方案下船体梁静水弯矩相比初始降低了约8%。     

205000DWT散货船货舱结构重量优化

阐述了一艘满足共同规范(CSR)的纽卡斯尔极限型(Newcastlemax)205000 DWT散货船的货舱结构重量优化过程。分析船体结构设计的各种影响因素,对货舱区结构设计进行了优化改进,达到减少船体钢料重量、减轻空船重量,继而增加载重量的目的,最后提出了影响结构重量的关键控制因素。为以后散货船结构设计提供了改进方向,也为散货船船体结构轻量化提供了指导依据。     

考虑实时浮态调整的散货船分舱优化

以某散货船为例,在船舶主尺度、船型参数和货舱总长度不变的情况下,将货舱间横舱壁的偏移距离作为优化参数,以船舶静水弯矩和静水剪力为目标函数进行优化,寻求使船舶静水载荷达到最小的横舱壁组合,并针对货物随着舱壁位置不同而引起的浮态变化,编写实时调整压载水的程序。该程序可应用在散货船的初步设计中,对船舶分舱设计和配载布置都具有指导性的意义。     

散货船破舱稳性计算研究及软件实现

阐述近年来航运业面临的散货船海损事故,根据SOLAS修正案"散货船的安全措施"及"货船分舱和破舱稳性"的条款的要求,对船舶分舱及破舱稳性的计算方法进行研究。利用Visual Basic编制了破舱稳性计算软件,并介绍了其功能。     

基于总纵弯矩的驳船配载优化设计

本文针对驳船在装运大型海洋结构物过程中的配载问题,详细介绍了基于总纵弯矩的配载优化模型的建立,并给出了解决配载优化问题的程序框架,解决了工程实际中反复配载的困难,最后给出了配载优化问题的算例.     

散货船“最后分舱装载”的一种计算方法

散货船在装卸货物时,由于码头前沿水深的限制,常需控制船舶装载后的平均吃水及艏艉吃水差.为此,散货船装货到最后阶段,需预留部分货物,通过合理分配这部分货物的装舱位置,使船舶吃水及吃水差达到预定的值.分析比较目前船舶上通常使用的分配这部分货物的计算方法,提出利用各货舱的“加载100t艏艉吃水变化表”快速计算“最后分舱装载”的方法.实践证明,该计算方法比较简单,且能使散货船的最后分舱装载达到精准控制平均吃水和艏尾吃水差的目的,值得散货船装载时参考使用.     

散货船顶边舱横隔板的拓扑优化设计

针对散货船顶边舱横隔板的设计主要靠母型船和工程师经验进行,以横隔板重量最轻为目标,参照原始设计的应力结果进行基于应力约束的拓扑优化。基于原始设计方案,去除顶边舱横隔板上的开孔面板、防倾肘板和屈曲筋,对结构进行细化后获得响应工况的应力作为拓扑优化的应力约束。分别对单个横隔板进行拓扑优化和对货舱内所有横隔板进行拓扑优化。基于拓扑优化结果,设计新的横隔板开孔方式并进行详细设计,并基于三舱段有限元计算对优化设计进行粗网格和细化分析校核。优化后的构型相对原始设计能获得更轻便的重量和更小的应力结果。本文的研究可以为散货船的拓扑优化、顶边舱横隔板的设计提供参考。     

基于HCSR的散货船底边舱折角优化设计

以某18万吨级散货船为例,以焊接型底边舱折角与圆弧型底边舱折角两种形式为研究对象,进行优化设计。分别选择轻货舱、重货舱及重压载舱分析了不同结构布置形式对应力水平及疲劳的影响;从应力、疲劳、工艺等方面比较了焊接型折角与圆弧型折角;在此基础上,研究了圆弧半径对折角应力及疲劳的影响。     

基于HCSR的散货船底边舱折角优化设计

以某18万吨级散货船为例,以焊接型底边舱折角和圆弧型底边舱折角2种形式为研究对象,对散货船底边舱折角进行优化设计。分别选择轻货舱、重货舱和重压载舱分析结构布置形式对应力水平和疲劳的影响;从应力、疲劳和工艺等方面对焊接型折角和圆弧型折角进行比较。在此基础上,研究圆弧半径对折角应力和疲劳的影响。     

Statistical properties of bulk carrier longitudinal strength

The paper focuses on time-variant longitudinal strength of bulk carriers under corrosion wastage, applying both Taylor series expansion method and Monte Carlo simulation. Hull girder section modulus and ultimate bending moment capacity are determined, by classical beam theory and the commonly applied incremental-iterative approach, respectively. Two main aspects are fully discussed and investigated, according to the final recommendations of last ISSC Report. The former regards the covariance between annual corrosion rates of individual structural members, commonly assumed as uncorrelated. Really, as it is conceivable that a certain correlation exists, three different cases are investigated: uncorrelated variables, fully correlated variables, full correlation between structural members belonging to the same category of compartments. The latter investigates the probability density function of both hull girder section modulus and ultimate bending capacity, because the Central Limit Theorem cannot be applied when correlation among random variables exists. Finally, as a test example, the bulk carrier section, presented in the last ISSC benchmark study, is analysed.     

某散货船轴系安装工艺研究

  目的  艉轴安装是船舶轴系安装中的重要环节,随着船舶的大型化发展,艉轴出现了轴颈增粗,长度加长的趋势,给安装增加了难度。  方法  针对这一问题,运用仿真计算软件,利用三弯矩法探究艉轴安装过程中的临时支撑数量和布置位置,求解艉轴挠度和应力与临时支撑反力的变化状况,得到临时支撑数量和布置位置对艉轴挠度和应力的影响规律。  结果  仿真计算结果表明,当艉轴推进到前艉轴承后端面时,艉轴前端挠度过大,无法顺利通过前艉轴承,因此,在艉轴前端采用增加导向轴的新工艺,优化导向轴结构、尺寸及吊装方式,实现了特长艉轴的顺利安装。  结论  所做研究可为大型船舶的艉轴安装方式及方法提供参考。     

20000DWT近海散货船概念设计多学科优化

以20 000 DWT近海散货船为研究对象,分别建立以船舶造价、航速、回转性指数、应舵指数为目标的多个船舶概念设计优化数学模型。应用iSIGHT软件对这些数学模型进行集成,采用非支配解排序的多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解船舶概念设计多目标问题以获得Pareto解集。优化结果证明了NSGA-Ⅱ算法解决近海散货船优化设计问题的有效性,为解决更复杂工程系统的设计优化问题奠定了基础。     

基于修正函数法的双燃料散货船船型优化

随着绿色节能要求的提高,对船型优化工作的质量和设计周期提出了新要求。针对传统的船型优化方法在船体变形阶段耗时长、效率低的特点,基于修正函数方法,开发了船体自动变形程序。利用该程序,实现了21万吨双燃料散货船船体线型的自动变形。结合CFD线型优化经验,开展船首、船尾的线型优化,通过对优化过程中各线型方案的CFD结果进行分析,最终得到综合性能最优的优化船型。此外,在静水中对最终得到的优化船型进行快速性模型试验验证。结果表明,优化船型的螺旋桨收到功率较初始线型降低约3%。该方法成功实现了船体几何的快速变形,与传统的手动修改线型相比,节省大量时间,能获得更多数量的线型方案,提高了船型优化效率的同时达到性能指标要求。     

穿浪双体船横弯矩计算方法研究

穿浪双体船是近十几年开发的新船型,它因具有航速高、适航性好、布置宽敞等优点而备受关注。也由于该船型片体窄而高,连接桥宽而矮的特点,使连接桥的横向强度、扭转强度成为结构设计的关键技术,但目前关于穿浪双体船在波浪中的横向载荷研究尚不多见。根据力学平衡原理,在研究总纵弯矩的基础上,采用数学积分的理论方法推导出穿浪双体船在波浪中的横向载荷分布及横向弯矩的计算方法。通过船模实验与实船计算结果进行比较,证明该方法是可靠、可信的,对实船设计有一定的指导意义及实用价值。     

基于CFD的散货船纵倾优化研究

船舶阻力会随着航态的改变而改变。在航速和排水量不变的情况下,通过调节船舶纵倾进而减小航行阻力是1种可靠且通用性强的方法。文章以1万t的散货船为例,基于CFD数值计算仿真工具Fluent的k-ω湍流模型求解RANS方程组,验证Fluent仿真在船舶阻力计算方面的可靠性,并通过调节艏倾和艉倾,计算出相同航速不同纵倾角下的船舶阻力值,提出平浮并非是该船舶最佳航行状态的结论,对船舶实际运营提供指导。在此基础上,提出1种对Fluent进行二次开发以进行更高效船舶阻力预报的方法。     

基于CSR的散货船极限强度分析

基于CSR共同规范提出的逐步破坏分析法,自编船体梁极限强度计算软件,对多艘各种类型结构船舶进行计算,得到与多位学者相近的结果。与用有限元程序Patran建模、MSC／Marc计算优选散货船得出结果也有很好的近似。计算结果表明,CSR的方法有较高的精确度。     

1400客/2000米客滚船的结构设计分析

  目的  客滚船是一种高技术、高附加值的船型。由于其结构的特殊性,目前各国船级社还未形成统一的有关客滚船屈曲和疲劳强度的计算规范。  方法  在充分分析客滚船结构特点的基础上,基于项目组自主研发的软件,依照挪威船级社（DNV）的客滚船屈服强度直接计算规范,并参考中国船级社（CCS）有关其他船型的相关规范,对某大型客滚船舱段进行屈曲强度、高级屈曲、热点疲劳3方面的直接计算,并详细介绍直接计算前处理设定方法,  结果  结果表明,目标舱段的屈曲强度、高级屈曲强度及疲劳强度的直接计算结果全部满足规范值。  结论  研究结果对大型客滚船的相关结构分析具有一定的参考价值。