超大型油船压载水舱分舱的优化研究

通过对国际船级社协会（IACS）URS11规范和其最新建议案的研究,结合已有VLCC船压载水舱分舱布置型式的分析,提出一种符合URS11最新要求的VLCC压载水舱分舱的优化方案,以达到降低船体设计最大中拱静水弯矩的目的。     

超大型油船分舱方案优化设计研究

船体结构重量关系到经济性与环保性,是衡量船舶设计方案优劣的重要指标,为提高超大型船舶的市场竞争力,有必要开展超大船体轻量化设计。以一艘32万载重吨超大型油船为例,根据油船分舱布置的要求,在主尺度与船型确定的情况下,以降低总纵弯矩、减轻船体结构重量为优化目标,通过装载、完整稳性、破舱稳性、溢油指数、总纵强度的计算,对比分析多型式的分舱方案。重点研究变边舱分舱方法对降低总纵弯矩的效果及其规范适用性,分析变边舱分舱方案中的内壳舭部斜升角对总纵强度的影响,得到一型可同时降低在港状态中拱弯矩、航行状态中拱弯矩与中垂弯矩的变边舱分舱方案,以期应用于超大型油船船体结构的轻量化设计。     

CSR对超大型油船装载及压载舱分舱的影响

国际、国内的油运市场对超大型油船(VLCC)的需求非常迫切。油船结构共同规范(CSR)不仅对VLCC结构设计的影响是全面和系统的,还对VLCC的装载工况和压载舱分舱方案有很大的影响,而这些因素直接决定了船体的最大中拱静水弯矩。该文针对30.8万吨VLCC,对CSR进行了研究,通过装载计算,初步阐明了CSR对VLCC装载工况和压载舱分舱设计的影响。     

破舱情况下船体总纵强度分析

本文提出用影响数计算最大静水弯矩和剪力的新方法，使进水状态的静水弯矩和剪力计算变得容易，以65000t散货船和21000t多用途船为例进行了数值计算。推荐以横截面余度作为衡量破舱后船体总纵强度的准则。     

基于遗传算法的VLCC货油舱分舱优化

探讨以减小静水弯矩为目标的超大型油船分舱优化方法。建立以横舱壁位置为参变量的参数化分舱模型,编程实现典型工况配载计算;建立基于遗传算法的优化模型,实现在主尺度、船型和货油舱区域总长确定的情况下,以最小静水弯矩为优化目标的货油舱横舱壁位置优化。实际应用结果表明,该方法能快速高效地找到满足强制规范要求的静水弯矩最优的分舱方案。     

基于遗传算法的VLCC货油舱分舱优化

探讨以减小静水弯矩为目标的超大型油船分舱优化方法。建立以横舱壁位置为参变量的参数化分舱模型,编程实现典型工况配载计算;建立基于遗传算法的优化模型,实现在主尺度、船型和货油舱区域总长确定的情况下,以最小静水弯矩为优化目标的货油舱横舱壁位置优化。实际应用结果表明,该方法能快速高效地找到满足强制规范要求的静水弯矩最优的分舱方案。     

船体梁静水载荷效应统计预报

船体梁静水剪力、弯矩等是由装载状态决定的载荷效应。营运船舶装载记录表明，实际装载状态具有不确定性，由此导致载荷效应发生变异，其统计特性可利用回归公式或随机模拟原理进行估算或预报。通过对油船、散货船、滚装船及集装箱船约2000种随机工况所作的统计分析，表明其静水弯矩等随装载偏差的变化近似于正态分布律，并具有比船体中剖面模数或钢材屈服极限更为显著的变异性。在船舶结构可靠性分析或理性设计中，合理估算并预报这种及异性是必要的。     

协调版共同结构规范下的压载水交换工况对船体结构安全影响探讨

压载水管理是船舶环保要求的重要内容。不同的压载水管理方式对船体结构安全的影响不同，主要体现在压载舱的附加压头、最小砰击吃水等。基于协调版共同结构规范对压载水交换工况的新要求，论述在CSR-H规范框架体系下，压载水交换工况下的静水弯矩和设计载荷组对船体结构构件的影响，并提出基于结果评估的相关建议。     

超大型油船破损剩余强度可靠性分析

根据MARPOL公约,对CSR-H规定的破口范围进行概率分析。以一艘超大型油船为例,分别统计了单舱破损后各个肋位的静水弯矩概率特征和基于全球海况谱的一周波浪弯矩预报值;基于Smith法的船体梁极限弯矩计算软件,分别统计了各舱破损后极限弯矩的概率特征;采用改进一次二阶矩法,计算了各舱破损后的剩余强度可靠度。研究结果表明：机舱和首尾货舱发生破损后整船失效概率较低,中部货舱区域发生破损后整船失效概率较大,尤其在静水中垂破损工况下最危险,失效概率在10^-2量级。     

改善209000吨Newcastlemax散货船总纵强度的探究

通过对209,000吨Newcastlemax散货船货舱纵向划分、下墩用途及压载舱舱容的调整,探讨了各种措施下该船型总纵弯矩的变化情况,以此来改善其总纵强度,为优化船体结构、降低空船重量提供了有利条件。     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究（英文）

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大。对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺。本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度。提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式。研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度。     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大.对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺.本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度.提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式.研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度.     

2万2千方液化气船整船和舱段三维有限元强度分析

本文对２２０００ｍ＾３液化气船进行了整船和舱段三维有限元强度计算分析,建立了整船和船体主舱段的三维有限元结构模型,通过节点力的自动加载和惯性平衡处理４技术建立有限元模型的节点载荷。在中拱和中垂弯矩作用下,计算出船体在压载和满载工况下的船体应力和变形。通过对船体舱段的边界处理技术,计算出受船体总强度影响的船体舱段局部强度,对船体强度作出判断,为改进船体结构设计提供依据。     

22 000m3液化气船整船和舱段三维有限元强度分析

对２２０００ｍ＾３液化气船进行了整船和舱段三有限元强度计算分析,建立了整船和船体主舱段的三维有限元结构模型。并通过节点力的自动加载技术和惯性平衡处理技术建立有限元模型的节点载荷,在中拱和中垂弯矩作用下,计算出本在压载和满载工况下的船体应力和变形,是后通过对本舱舱段的边界处理技术,计算出受船体总强度的船体舱段局部强度,对船体强度出判断,为改进船体结构设计提供依据。     

基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估

本文采用基于谱分析法的直接计算法对某船舶结构进行疲劳强度评估。基于三维势流理论与北大西洋海况对该船舶进行水动力分析,得到了满载巡航工况下的波浪压力分布和舱段端面的水平弯矩、垂直弯矩、横向扭矩。同时根据船舶具体结构形式和数值计算的可行性对船体结构进行适当简化,并选用合适类型的单元对船舶结构进行离散,从而得到了船舶三舱段有限元模型。将波浪压力、惯性力、端面弯矩等载荷施加到舱段有限元模型上,得到了典型热应力点的疲劳强度应力值,然后通过谱分析法估算出疲劳寿命。研究结果可为该船舶初步设计阶段的结构优化提供有益参考和借鉴。     

6750箱集装箱船非线性波激振动和颤振响应分析

本文采用三维时域非线性水弹性方法分析了一艘6750箱集装箱船的水弹性响应以及运动和垂向弯矩特征。通过考虑入射波力、静水恢复力、砰击效应的非线性,研究了在恶劣海况下船体的非线性运动和垂向弯矩响应,同时分析了波激振动及颤振对垂向弯矩的影响。数值计算结果表明:(1)非线性入射波力对运动的影响较小,但是对垂向弯矩的影响较大,使得其有明显的倍频成分,同时中垂弯矩显著大于中拱弯矩。另外,非线性入射波力也引起了明显的非线性波激振动;(2)非线性静水恢复力对运动和载荷的影响均较大,但是没有引起明显的非线性响应。非线性计算的垂荡响应小于线性结果,而纵摇和垂向弯矩响应大于线性结果;(3)砰击效应对运动的影响较小,但对垂向弯矩的影响较大,砰击效应引起了显著的船体弹性高频振动,增大了载荷幅值,但是其引起的合成中垂和中拱幅值相差不大;(4)非线性水动力的作用主要引起垂向弯矩的倍频响应,包括倍频可能引起的二节点垂向弯矩弹性共振,而砰击效应主要引起船体二节点垂向弯矩共振;(5)本文的非线性水弹性响应计算结果与Kim给出的数值计算结果吻合很好。     

联合载荷作用下的整船有限元分析

本文应用整船三维有限元方法,分析了船体在波浪中航行时受弯扭联合作用下的结构响应,船体所受的联合载荷包括静水弯矩,垂向波浪弯矩,水平波浪弯矩,扭矩及相应的剪力,通过节点力转换的方法,将船体外表面所受的海水压力转化到有限元节点上,通过节点力平衡的处理,将船体所受的联合载荷和重力及惯性力调整到与其所受的三向矩及相应的剪力相平衡。     

基于共同协调规范的散货船结构质量优化设计

散货船轻量化设计是提高船舶经济性能的基础之一。以一艘8万吨级散货船为例,进行了结构优化设计。通过船体梁静水载荷优化、典型横剖面优化、局部结构优化（槽型舱壁多参数组合优化、艏艉货舱结构优化等）、典型节点形式优化等技术手段,实现了船体梁静水载荷降低10%,结构质量轻量化设计的目的。所提出的优化方法和改进建议可为今后散货船的设计工作提供参考。     

水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法

水下爆炸中的气泡脉动载荷会造成舰船的鞭状运动,对其总纵强度产生很大威胁,是战争中造成船体总体毁伤与丧失生命力的主要原因之一。基于势流理论,推导并建立船体梁气泡弯矩的理论与计算方法,同时综合考虑气泡弯矩、船体静水弯矩、波浪弯矩及砰击弯矩等其他影响因素,建立一套完整的气泡作用下船体梁总纵强度估算方法。通过算例,校核典型工况下多种弯矩同时作用时船体梁的总纵强度。计算结果表明,气泡脉动载荷产生的总纵弯矩具有周期性鞭振特性,且数值大于其他弯矩。在评估舰船总纵强度与生命力时,应充分考虑气泡脉动载荷的影响。     

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。