考虑自由液面影响的多凸体结构浮态计算方法

针对液舱内自由液面对浮态和稳性的影响,文中提出了一种新的多凸体组合结构浮态算法。该方法将浮体和液舱分解成多个四面体单元,通过分析每个四面体与水面/液面的相对位置关系来确定浮体的浮力和浮心以及液舱液体的重心。该方法还提出了一种改进的双重迭代法用来确定多凸体组合结构的浮态:内层迭代法模拟浮体的升沉运动,得到浮体外的水面方程和液舱内的液面方程;通过外层迭代法模拟浮体的旋转运动。两种迭代方法交替进行,直至浮体的重力作用线和浮力作用线之间的距离满足精度要求,同时重力等于浮力。自编程序对某半潜船和某半潜式海洋平台的多种典型工况进行了浮态计算,同时也考虑了自由液面影响。此外利用Maxsurf建模进行了对比分析,还利用AUTOCAD进行了精度验证。对照结果表明:该研究提出的算法可以考虑自由液面对浮态的影响,原理清晰,收敛性好;算法无论对传统的单凸体结构(例如单体船),还是多凸体结构(例如多体船、漂浮式海洋平台等)均更容易取得准确解,且计算效率更高;算法可以实现“搭积木”式的建模方式,多工况建模时可以极大地减小工作量;算法无需依赖国外第三方图形平台(比如AUTOCAD、CATIA),可为我国相关工业软件的国产化打下良好的基础。

某大型集装箱船舵机舵承体装置在浮态下的修复方案

文章以某大型集装箱船的全悬挂贝克舵为例,针对其在航行过程中出现舵机舵承体装置底座螺栓断裂、返松、移动的问题,进行了现场勘验和分析,提出了浮态下固定舵叶、拆松带键干式舵柄及拆卸舵杆等修理方案,并对原舵承体基座孔就地镗正、舵机舵承体装置镶套修复、舵柄内孔新增液压膨胀油槽等,使得修后的舵机运转平稳,故障隐患问题得以彻底消除。

沉管隧道管节浮态浇筑系泊数值模拟研究

为研究钢筋混凝土沉管管节在浮态浇筑系泊施工时的稳定性与安全性,对管节建立了仿真模型,并应用势流理论和水动力分析软件AQWA进行了模拟。研究设置两期浇筑模型及4种系泊方案,模拟计算施工的不同阶段在风-浪-流荷载耦合作用下、潮位变化时管节在6个自由度上的运动响应和缆绳张力。结果表明:在浮态浇筑施工中,位移与摇动主要发生在平行于流速方向的纵荡、平行于风向的横荡和以流速方向为轴的艏摇,纵荡的震荡幅度最大。拟定4种系泊方案中,采用六点系泊法的方案三与方案四在模型运动响应中表现较佳,其中包含12条缆绳的方案四可以显著降低管节的运动幅值,施工后期缆绳张力分布更加均匀,未超过安全张力范围,符合工程安全要求,是最佳系缆方式。

钢壳混凝土沉管隧道管节足尺模型浮态浇筑试验研究

以钢壳混凝土沉管隧道的管节为研究对象,开展管节足尺模型浮态浇筑试验,对自密实混凝土的工作性能指标和配合比、浇筑模型的稳定性控制、浇筑顺序及浇筑工艺参数选择等开展了详细介绍。混凝土强度测试和钢壳内自密实混凝土充盈性检测结果表明,在遮蔽水域开展钢壳混凝土结构浮态浇筑可行;自密实混凝土强度满足要求,混凝土结构致密、骨料分布均匀,所提出的自密实混凝土的性能指标合理;所提出的浇筑工艺参数可保证浇筑质量,自密实混凝土在钢壳内具有较好充盈性。

通过浮态调整进行卧倒式坞门安装的设计分析

对于近期船坞建设缺少水位调节条件给卧倒式坞门安装带来困难的问题,该文提出通过卧倒式坞门内部水量调节实现大角度浮态调整的安装方式,明确多个稳定浮态对于卧倒式坞门平稳翻转的必要性;进行卧倒式坞门稳定浮态的静力学分析,提出基于预设卧倒式坞门横倾角度的浮态计算方法;结合设计实例,对浮态计算中舱室容积的形心计算提出一种简化计算方式,并基于该简化方式提出一种自由液面影响下舱室内部水重心的工程应用算法。

破损船舶自由浮态计算

在船舶不沉性理论的基础上,叙述了船体计算坐标系和浮态参数的选取、角坐标变换、破损 船舶浮态计算的数学模型和水线下船体要素的定义. 在倾斜水线与船体表面求交点时,采用 坐标转换方法,并应用Green公式计算船体水线下和淹水舱的有效要素；简化了计算方法,提高 了利用Newton迭代法求解浮态平衡方程的收敛性和精确性,同时也方便了计算机软件的编程. 通过对实船的设计结果分析,证明了该方法的先进性和工程实用性.

GNSS和全站仪组合浮态精确定位系统的研发及应用

在远离海岸线的海上复杂施工作业环境下,为了满足工程施工高精度定位要求,一般要辅助海中测量平台实施测量定位工作。文章提出了一种GNSS与全站仪组合式的浮态精确定位方法,可以直接以施工船舶为载体,在船舶甲板上架设GNSS接收机和电子全站仪,通过误差纠偏改正,可有效控制船舶受波浪流晃动带来的测量误差影响,从而实现工程施工平面精确测量定位。并结合工程实例开发了GNSS与全站仪组合式浮态精确定位系统,通过工程实践检验,验证了该系统在海上浮态测量条件下用于施工平面精确测量定位的可行性。

基于STL模型的散货船破损浮态计算

为计算散货船破损浮态,基于船舶外壳及所有舱室的STL模型探讨了一种浮态迭代算法。根据STL模型建立船舶三维数据库。采用"重量增加法"和"迭代法"计算船舶破损浮态。以散货船"DOLCE VITA"为例,计算了"压载进港"和"满载出港"载况下的5个货舱单舱破损情况,和船舶设计软件NAPA计算值相比,吃水差平均误差为0.013 6 m,横倾角平均误差为0.052°,进水量平均相对误差为0.28%,验证了算法的准确性。实验结果表明:STL模型来源于船舶设计数据,计算精度较高,应用前景较好;浮态迭代算法既可保证程序迭代次数,又能避免水线面要素求解,具有一定的工程应用价值。

遗传算法在船舶自由浮态计算中的应用

根据船舶自由漂浮的平衡条件,将自由浮态计算归结为多目标约束优化问题,并引入遗传算法(GA)对该优化问题进行求解.在船体曲面和甲板的非均匀有理B样条(NURBS)曲面表达基础上,应用GA算法,采用实数编码方式,对船舶自由浮态进行计算,在实践中对GA算法进行必要的改进,提高进化速度,并编程实现.通过对两条实船完整浮态和破舱浮态进行计算,并与传统方法的计算结果对比表明,用GA来解船舶自由浮态的方法是简单可行的.由于该计算是基于曲面表达的计算,故比二维表达基础上的计算更精确.与其他迭代方法相比,它不需要人为给定初始迭代点,只需给出船舶总重量和重心位置;设计变量直接取吃水、横倾角和纵倾角,不必预先计算倾角的正切值,使用方便.

基于非线性规划法的船舶浮态计算

提出了利用非线性规划法进行船舶任意倾斜状态下浮态计算的方法,建立了以总复原力臂的绝对值为目标函数,保证排水量等于重量为约束条件,吃水、横倾角及纵倾角为设计变量的优化数学模型.与传统的矩阵方法相比较,该法在每次迭代计算中不需要计算倾斜水线面上的各要素,只需计算倾斜水线面以下的排水体积和浮心坐标,使计算量大大减少.对60000t油船在各种装载状态下浮态的计算,证明了该方法的简便和可靠性.

全回转起重船吊索动力荷载及其对浮态及稳性的影响

针对起重船在波浪中作业时,船体运动激起吊索摆动产生的附加动力荷载将对船舶的浮态和稳性不利,以超大型全回转起重船"蓝鲸"号为对象,建立了水动力模型,对其在不规则波浪中的运动响应进行了计算.采用谱分析方法根据悬挂点与吊物之间的运动传递函数得到吊物运动的统计值,从而得到不同浪向、不同回转角度、不同吊索长度情况下的吊索附加动力荷载,并分析其对起重船浮态及稳性的影响规律.

赛艇皮划艇浮态的计算

本文讨论了赛艇、皮划艇的排水量、湿水面积、浮心的纵向位置等浮态参数的计算和应用。讨论了它们对船艇阻力性能的影响，为运动员配艇和舱位的调整奠定了基础。

散货船自由浮态计算简化方法

根据散货船特点探讨了一种面向工程应用的船舶自由浮态计算简化方法.在矩阵法的基础上,将7个水线面要素简化到4个,简化雅克比矩阵求解.采用全选主元高斯消去法求解线性方程组,以船舶浮态平衡方程组作为迭代终止条件,保证计算精度.以散货船"DOLCE VITA"及"RUI AN CHENG"为例进行了实例计算,对20个压载舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有横倾下的收敛性和稳定性;对5个货舱进行了20万次随机装载实验,验证了算法在有纵倾下的收敛性和稳定性;对典型载况进行计算,和装载手册给定值相比,吃水差误差都在0.01m以下.结果表明:该算法只需计算任意倾斜水线面下的排水体积和浮心坐标,计算量较小,程序实现简单,实时性、鲁棒性较好,具有一定的工程实用价值.

风电机组浮态对风机运输船浮运的影响分析

针对海上风电一体化安装技术中的浮运安全,采用海洋工程设计软件MOSES气垫模块对风电机组的自浮状态进行模拟.通过对船体及风电机组的各向加速度、位移及拖缆力等因素的模拟分析,研究了风电机组初始浮态对风机运输船浮运过程中动力响应的影响.结果表明:随着风电机组的吃水增大,运输船的浮运稳性变差,当风电机组吃水在4,m以下时,其吃水变化对风电运输船浮运的动力特性影响较小;可将4,m设为风电机组的安全吃水深度.在一定范围内,风电机组的筒型基础内外液面高度差越大,船体及风电机组在浮运过程中越平稳和安全.

舰船浮态调整系统研究

本文分析了试验舰船与普通舰船在浮态调整方面的差异 ,探讨了浮态调整系统的构成和原理以及浮态调整的方法。

纵倾状态船舶浮态的研究与计算

在大纵倾条件下直接利用静水力曲线表计算船舶浮态会产生较大的误差,从而影响船舶的稳性和强度的计算结果。因此,为能更好地指导船舶实际营运,提出一种以静水力参数表和邦戎曲线表为基础的微倾迭代浮态计算法,改善迭代终止条件,从而提高大纵倾条件下船舶浮态参数的计算精度和收敛速度,为计算船舶的完整稳性和总纵强度打下基础。根据某船装载手册开发船舶装载系统,并对各种装载状态进行浮态计算,结果证明该方法是可行的、有效的。

基于CFD的两栖车辆阻力和浮态数值模拟

运用fluent软件,基于计算流体力学(CFD)理论知识,对两栖车辆水上行驶阻力和行驶浮态进行了数值模拟。重点介绍了混合网格的划分方法,对模拟结果和实验结果进行了对比分析。模拟结果和实验结果基本吻合,从而论证了用数值模拟方法对两栖车辆的水上性能模拟研究的可行性。

改进遗传算法在船舶自由浮态计算中的应用

为了更快、更准确地计算船舶自由浮态问题,对原有计算方法进行改进。根据船舶自由漂浮的平衡条件,将自由浮态计算归结为多目标约束优化问题,并引入一种改进遗传算法对该优化问题进行求解。实例计算表明,使用该方法,迭代次数明显少于基本遗传算法,船舶自由浮态计算时间大幅下降,计算结果准确可靠。研究结果对于迅速掌握船舶状态,可靠保障船舶生命力具有重要意义。

船舶几种浮态下阻力的数值计算方法

商船会因装载不同而吃水大幅增减,舰艇会因战损而出现严重纵横倾,如何在浮态急剧变化时估算船舶的快速性,是一项具有普遍意义的课题。为了解决上述问题,采用计算流体力学方法对某型船模进行了大量计及自由表面的不同浮态下的阻力数值计算,在深入分析船体浮态改变时影响船舶阻力诸因素的基础上,对数值计算结果进行了研究,推导出船舶吃水、纵倾和横倾变化时的阻力估算公式。据此进行的数值计算结果与水池试验结果对比,吻合良好,从而验证了提出的计算模式的可行性,为解决船舶任意浮态下的阻力计算问题提供了新的思路。

针对凸多面体组合结构的二重迭代浮态计算方法

针对凸多面体组合结构提出了一种浮态计算新方法。首先对浮体进行四面体网格剖分,然后利用二重迭代法计算水面方程。二重迭代法包含内、外两层迭代,分别模拟浮体的升沉和旋转运动。针对某半潜式海洋平台,展开了浮态模型实验。文中将提出的算法与著名计算机辅助船舶设计和制造软件Maxsurf进行了对比测试。实验和对比测试结果表明:该方法具有清晰的物理意义,算法精确可靠、收敛性好,比传统方法更适合分析“凸多面体”组合结构的浮态问题。