新型救生装置流场性能数值模拟研究

海洋事故的频发和传统的救生装置存在不能进行及时救援和易受环境影响的缺陷，使得救援十分困难，因此新型救生装置应运而生。本文通过对三体叉式和整体式两种不同线型的新型救生装置进行阻力性能的数值仿真，分析其在空载、搭载儿童、搭载成人和极限四种载重工况下不同速度（0.5m/s，1m/s，1.5m/s，2m/s）时的流场性能，对比两种救生装置的阻力性能，得出相较于A型三体叉式救生装置，B型整体式救生装置的侧体对装置的阻力性能影响更大，且搭载重量越大，其阻力先增后减；救生装置表面高压的分布区域会随速度变大而发生变化，由前体向侧体后移，高低压差是影响阻力大小的关键因素。本文的研究对新型救生装置的优化提供了一定的数据支撑。     

基于阻力性能最优的新型救生装置总体设计

为实现快速救援和提高救援成功率,依据多体船概念设计出一款新型三体式救生装置,这是一种桥连接的三体式救生装置,装置包括前体、侧体和连接桥。在满足快速救援的条件下以阻力性能最优为指标确定新型三体式救生装置的总体设计。其总体设计思路主要是实现快速救援,新型三体式救生装置需同时满足性能和布置上的要求,性能需满足快速性和稳定性,布置需布局合理。采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真方法计算装置的阻力,在数值分析中湍流模型选用重正化群(Renormalization Group,RNG)k-ε。结果表明,内部部件排布位置和配重重量及其排布位置对装置的阻力影响大。给出2个设计方案,比较后得出方案2的设计为最优。     

基于CFD的1100 TEU集装箱船风载荷计算分析

集装箱船不同的搭载状态在相同的风况环境下其受风载荷不同,影响船舶推进性能及船舶航行稳性。对集装箱船在不同搭载状态、不同风夹角时的风载荷进行CFD仿真计算、分析、比较,为集装箱船的搭载方式提供参考,进而降低航行过程中船舶所受的阻力,提高船舶航行性能,减少运营成本,提高经济效益,达到节能减排的目的。     

深潜救生艇及其对接装置的现状及发展趋势

针对潜艇失事救生,介绍了潜艇失事的脱险救生方法,结合目前世界各国所拥有的深潜救生艇,分析了国内外深潜救生艇及其对接装置的研究现状及发展,总结了深潜救生艇对接装置的特点及发展趋势.     

拖曳水池中救生筏用海锚阻力试验研究

为了估算救生筏在风浪中的漂移速度,在拖曳水池中测试了救生筏用海锚的水阻力。自行设计实验方案,利用拖车速度模拟救生筏漂移速度,实验测试了不同漂移速度对应的海锚阻力,并分析了海锚锚索长度改变对海锚水阻力的影响。观察到了海锚运动过程中的摆动现象,并进一步分析了海锚摆动与锚索长度的关系。实验所获得的定量数据可以为海上救生提供技术支持。     

模块化救生装置的研制

根据集装箱船加改装成医院船工作中的需要,为满足船上人员海上遇险救生需要,研制了模块化的救生装置。针对模块化医院船的特点,提出担架伤员撤离主要通过救生艇,并对救生艇模块的设计进行了详细的说明,还介绍了海上撤离系统和气胀式救生筏。通过海上试验,证明该套救生装置可顺利地在集装箱船上安装和使用,可有效满足医院船的人员海上遇险救生需要。     

拖曳力对滑行艇航行性能影响的试验研究

为了研究滑行艇作为高速拖曳水面搭载平台的可行性,通过模型试验方法对滑行艇在静水和波浪中的阻力性能及航行姿态变化情况开展研究,分别在非拖曳与拖曳2种工况下进行试验。在静水条件下,研究了滑行艇在不同航速时的阻力及航态变化,讨论了拖曳力对航行性能的影响。在规则波条件下,对滑行艇在排水状态和滑行状态,以及不同波长、不同波高的情况下进行模型试验,讨论了拖曳力对阻力平均值、纵摇、垂荡以及首部加速度的影响程度。通过试验结果对比分析,总结了拖曳力对滑行艇阻力及航态的影响规律,并提出了滑行艇作为高速拖曳水面搭载平台时的建议。     

单桩沉降对周围环境的影响

本文通过对单桩荷载传递机理的分析得出了桩在不同受荷状态下桩侧摩阻力ｑｓ的分布形式以及桩侧摩阻力ｑｓ与桩端反力ｐｂ的分配比例。同时针对不同的ｑｓ分布以及ｑｓ／ｐｂ比值分别给出单桩位移影响系数的计算公式，从而最终得到了计算单桩在不同受荷情况下对其周围环境影响的计算方法。     

潜艇救生装置

潜艇防险救生历来是海军潜艇部队受困扰且急需解决的问题，自“库尔斯克”号导弹核潜艇毁来性地沉没后，引起世界各国海军极大的震惊，进而对潜艇的防险救生问题更为重视和关注。主要论述俄罗斯核潜艇上救生装置的设计观点，研制过程，装备的性能和目前达到的国际先进水平。     

喷水推进装置降低船体阻力机理的仿真分析

通过对安装喷水推进装置的船体进行仿真分析,研究喷水推进装置降低船体阻力的机理。采用水动力仿真技术,对装有喷水推进装置WDJ120的12.9m铝制快速艇进行数值模拟,分析船体与喷水推进装置间的相互作用。仿真结果表明,喷水推进装置可降低船体的阻力,随着航速增加,阻力降低的效果更显著。船体阻力降低的机理主要在于喷水推进装置对船体产生垂向力,减小船体航行时的纵倾角,使船体阻力中兴波阻力分量的降低大于摩擦阻力分量的增大,从而导致船体总阻力的下降。     

水下大型搭载平台与微小型机器人的干扰性能研究

文章采用CFD技术计算大型水下搭载平台与微小型水下机器人之间的水动力干扰性能.作为对水下搭载的可行性的验证,研究了二维物体和壁面的干扰,进而计算了在不同来流速度和距离时的阻力、升力和倾覆力矩性能.同时计算了大型搭载平台与微小型机器人在不同来流速度和不同距离改变时的阻力、升力和倾覆力矩性能.此外,对微小型水下机器人的中纵剖面的压力和速度分布进行了细致的分析.     

救生钟对接密封能力研究

对接密封性能可靠是救生钟安全使用的关键环节之一.该文对救生钟在水下对接过程中和对接后的密封性能进行了全面分析,分析了密封失效的可能形式,得到了在各种密封失效形式下,针对不同海流、对接深度、对接角度等多种影响参数综合作用下的救生钟密封性能.文中的研究内容主要包括:(1)救生钟的对口法兰与救生平台刚刚结合后,下室还没有建立内外压差前,研究下室排水建立内外压差且能够确保密封圈密封所必须具备的条件,即密封圈对对口绞车的拉力要求、推进器要求;(2)救生钟与救生平台成功对接后,即下室已经建立了内外压差,对口绞车钢缆已经松驰条件下救生钟的密封性能.文中还根据计算分析结果对救生钟对接操作提出了参考技术指标.     

浅水航道对标准船模KCS的影响研究

基于流体软件STAR-CCM+,应用欧拉多相流、VOF波、6-DOF等物理模型和K-Epsilon湍流模型,分析了不同水深条件下KCS船模的阻力及粘性绕流场的特性。通过改变数值水池水深,比较了深水状态与浅水状态下的阻力差异;分析了浅水中船舶周围的粘性绕流场分布情况。研究发现:随着水深减小,浅水效应对船体阻力的影响显著,流速增大,压力降低,船体下沉,吃水增加,阻力增大;船体兴波波幅增加明显,作用面扩大,兴波阻力增大。     

潜艇救生球技术研究

本文提出了一种新型潜艇艇员救生技术－潜艇自携可释放救生球。它是一种艇员集体，快速，常压，干救救生装置，由潜艇自携，通过对接过渡舱与潜艇对接。本文通过样机试验研究，成功地研制出救生球与对接密封释放装置，这是救生球的关键技术。     

断阶构型对超高速气动增升船减阻效果的影响

为充分了解超高速气动增升船的断阶构型参数对其减阻作用的影响，基于计算流体动力学（CFD）软件分析不同断阶纵向位置和断阶高度下的船体阻力、纵倾和升沉。计算结果表明：在一定范围内将断阶后置，可减小船舶的航行阻力，但船体纵倾会增大；断阶高度对船体运动阻力的影响，在低速段与高速段表现出截然相反的相关性关系，系列阻力曲线约在船宽弗汝德数FrB=4.0的航速下交会，在此之后，阻力随着断阶高度的增大而迅速减小，而低速阻力随断阶高度的增大而增大。     

深海采矿船月池对阻力性能影响的研究

深海采矿船为了减小作业时设备受波浪力的影响而设置了月池，然而月池会影响船舶的航行性能。论文应用RANS方程和VOF处理自由面的数值模拟方法，研究月池对深海采矿船阻力的影响。在拖曳水池中进行了有月池与无月池条件下的模型阻力试验，对数值计算方法进行了验证。然后基于数值方法开展了3种不同形状月池方案下阻力和航行姿态的研究，获得相应的阻力与兴波特性。研究表明，月池会导致采矿船静水阻力增大，模型阻力增加3%～7%，实船阻力增加6%～12%。     

基于载人潜水器的深海敷缆运动仿真

提出了基于载人潜水器搭载海底敷缆装置的深海敷缆作业方式,建立了载人潜水器深海敷缆运动的二维稳态模型,仿真分析了余量敷缆时不同航行速度和放缆速度组合、潜水器相对海流速度、敷设余量、航行高度和海缆重量等参数对敷缆运动的影响。分析发现海缆张力随着敷设速度、潜水器相对海流速度、海缆重量的增大而增大,随着敷设余量的增大而减小;海缆水中位形曲线随着敷设速度、潜水器相对海流速度增大而趋于平缓,随着海缆重量的增大而更加陡峭,放缆速度的变化则对海缆位形曲线无影响;潜水器航行高度的变化对缆形和张力分布都没有影响,只是随着高度的增加,缆形和张力在原来的高度基础上有一定的延伸。     

超大型集装箱船尾部搭载强度分析与工艺研究

受线型收缩的影响,集装箱船尾部区域在搭载过程中底部坞墩及支撑工装布置较为困难,船坞内搭载精度控制、坞墩布置优化及采用合理的工装拆卸工艺至关重要。以23 000 TEU超大型集装箱船首制船为研究对象,结合现场实船搭载流程,针对该船尾部船体下沉变形、底部坞墩及支撑工装承力开展有限元分析。通过与现场实测数据比较可知,其预报结果与实船搭载监测情况比较接近,验证了理论分析预报方法基本可以准确模拟搭载过程中的船体尾部下沉趋势及坞墩受力情况。基于预报结果,提出该船型尾部搭载的反变形量设置、坞墩布置以及支撑工装拆卸建议,为船厂优化搭载工艺及保证搭载作业安全提供理论支撑。     

国际合作趋势下的援潜救生决策体系研究

潜艇失事后,及时、快速和有效地实施救援十分重要,援潜救生越来越依赖于国际间的相互协作,国际合作影响因素众多。论文在分析影响潜艇救生的主要因素的基础上,构建了影响援潜救生决策的指标体系,研究适用于援潜救生的宏观决策方法,并建立宏观决策模型,并用案例具体论述了援潜救生决策模型的应用方法,验证了模型的实用性,该模型的分析结果可为援潜救生国际合作的相关问题决策提供参考。     

基于不同区域土体变形特性的自升式平台拔桩阻力计算方法研究

为了研究自升式平台在饱和软黏土拔桩过程中所受拔桩阻力的大小及变化规律，基于不同区域土体的变形特性，应用ABAQUS软件分别采用耦合的欧拉-拉格朗日（CEL）数值分析方法与基于小应变理论的有限元（SSFE）计算方法建立了桩靴上部阻力与底部吸附力的数值计算模型；提出了自升式平台拔桩阻力计算方法，并与已有的离心机试验结果进行比较。根据不同固结条件，开展了土体不排水抗剪强度、贯入深度以及桩靴直径对桩靴拔桩阻力的敏感性分析。研究结果表明：该计算方法能有效预测桩靴在软黏土中所受的拔桩阻力，其中上部阻力、底部吸附力预测误差分别为14.48%和-7.25%～4.23%，峰值拔桩阻力预测值误差为15%左右；桩靴所受的上部阻力主要来自于上覆土体对桩靴的反作用力，而底部吸附力则由桩靴底部土体中负超孔隙水压力引起；上部阻力受上述3项因素影响较大，而底部吸附力则随着固结时间增加而显著增大。研究成果可为桩靴拔桩作业过程中的受力分析提供借鉴与参考。