船舶球鼻首声呐导流罩连接结构设计及模型试验

提出了船舶球鼻首导流罩玻璃钢壳体与船体结构之间的两种新型连接结构——纤维桩结构和柔性密封螺钉连接结构 ,即 :在钢构架与玻璃钢壳体之间采用纤维桩连接结构 ,玻璃钢壳体边界与船体搭接板之间采用加橡胶柔性密封的螺钉连接结构。导流罩的局部小模型和 1∶ 1局部大模型试验证明 ,该连接结构能保证导流罩具有足够的强度和水密性 ,其性能优于现有螺钉连接结构 ,适合于装船使用。同时 ,利用 MSC/Nastran大型有限元分析软件对 1∶ 1局部大模型进行了数值计算分析。根据试验和有限元计算结果 ,得出在采用纤维桩结构连接后 ,玻璃钢壳体的应力和变形规律 ,并提出了玻璃钢导流罩壳体强度衡准。依据该衡准 ,通过数值模拟分析 ,对整体玻璃钢导流罩的纤维桩布置方式进行设计 ,以求用尽量小的纤维桩数目来满足强度要求 。

错层式钛合金球鼻首导流罩结构形式研究

针对有特殊声学要求的球鼻首导流罩,为满足其透声要求,提出错层式钛合金球鼻首导流罩的结构形式。首先提出了基本结构形式,分析了这种结构形式下连接结构的水密性、结构方案的经济性。运用有限元计算方法对结构强度进行了校核,并对声学性能进行了分析。研究表明:这一结构形式能够满足声呐特殊的工作要求,且结构设计可行。

舰艇球鼻首金属导流罩的结构声学设计

针对舰艇球鼻首为声呐服务的主要功能,为提高其透声性能,对新型金属双壳导流罩的声学设计进行研究。研究从金属单层板和双层板的透声基本原理开始,通过计算和试验分析双层平板的透声状况,并选取钛合金材料作为新型导流罩的建造材料,用理论公式和有限元建模两种方法计算整体球鼻首的透声状况。为保证真实性能,建造实体模型对其进行了试验验证。通过此项研究验证了这种双壳结构的金属球鼻首导流罩具有良好的透声性能,实验结果满足声呐的工作要求。

多学科优化设计在缓冲球鼻首设计中的应用

船东选用尖锐刚硬球鼻首的倾向与环境保护提倡钝且柔和球鼻首的建议,是相互矛盾的。多学科优化设计(MDO)是一种新兴的设计理念和方法,能够有效地协调这一矛盾。采用协同优化算法和iSIGHT软件,同时兼顾减小碰撞力密度、降低航行阻力和保证结构强度这三者的性能要求,优化了一艘大型集装箱船的球鼻首设计。在满足船东利益和船级社规范要求的基础上,合理地降低碰撞力密度,获得了综合各方效益的和谐解。

球鼻首撞击舷侧板格时的刚塑性分析方法

本文从碰撞变形机理出发,采用薄膜理论,以数学表达来描述舷侧板遭球鼻首撞击时的变形模态,分别导出了舷侧板大变形下的撞击力P(λ)、撞击能U(λ)和最大残余变形λ的理论公式,并导出了舷侧板受分布撞击力的合力计算公式。

2200箱集装箱船球鼻首优化

航运业的发展必然伴随着能源的大量消耗,船舶节能减排迫在眉睫,球鼻首型线设计对船舶的节能减排、发展绿色船舶技术意义重大。以2 200箱集装箱船为研究对象,使用CAESES软件对球鼻首部分进行参数化建模,对比参数化前后船体模型的静水力数据,以确保球鼻首参数化之后模型的精确度,集成SHIPFLOW软件,以兴波阻力为目标函数,使用遗传算法对球鼻首参数化之后的船型进行阻力性能优化。结果显示,该船型在设计航速19 kn下进行优化之后,兴波阻力降低了4.137%,总阻力也得到改善,优化之后的船型在低速15 kn时阻力也相对有很大降低。

舰艇新型球鼻首结构设计探索

从材料选型入手对舰艇新型球鼻首的结构设计进行探索,研究结构和声学性能要求,提出性能优良的球鼻首结构方案,以备新型舰艇球鼻首的实际建造和后续发展.

基于东欣SPD的船体球鼻首分段建模研究

SPD软件是一款成熟的船舶生产设计软件,被国内船舶企业广泛运用。本文对使用EFSPD软件进行船体建模流程进行了详述,并对球鼻首分段建模进行了举例说明。

球鼻首结构与刚体和冰载荷的碰撞机理研究

球鼻首耐撞性是船体结构意外极限状态设计和安全评估的重要内容,为了在相应的意外事件中结合相关准则评估结构吸能能力,结构耐撞性特征进行分析应当被充分考虑。本文基于非线性有限元法,对典型球鼻首结构与刚体和冰载荷的碰撞机理进行研究。结果表明,船首与刚体碰撞时,除与刚体接触的区域损伤失效外,甲板也产生了塑性变形,其挠度约为型宽的5.3%。无论与刚体还是冰载荷碰撞时,球鼻首外板的应力-时间曲线和内能-时间曲线都呈现出高度非线性,其振动周期约为4 ms。船首与冰载荷碰撞时,各构件的吸能大小顺序依次为主船体外板、球鼻首外板、甲板、纵向加强筋和横向加强筋。可见,在球鼻首耐撞性设计和预报中,球鼻首的振动、甲板的变形应被充分考虑,纵向加强筋的数目应被适当增加。

舰船球鼻首结构试验研究

作为船体中比较特殊的双曲结构,舰船首部的球鼻首相关的结构试验规范很少。为探索试验方法,开展了一系列的实物试验研究,通过合理实施途径进行试验,得到直接测试数据,并验证设计的合理性。针对舰船球鼻首进行的3项试验:静态压力试验、抛落试验和爆炸试验,介绍了试验前的准备工作、测点布置、过程和响应情况,为特殊结构的设计和试验规范的制定打下基础。

玻璃钢球鼻首导流罩结构设计

介绍了玻璃钢球鼻首导流罩的结构设计方案流程,重点探讨了球鼻首构架形式设计,并利用MSC-Nastran大型有限元分析软件对导流罩强度和稳定性进行校核计算。结果表明:该方案可以满足声纳导流罩的强度和声学性能要求,为以后进行玻璃钢球鼻首导流罩的设计提供参考。

新型驱逐舰球鼻首1∶1局部结构模型的试制与试验

本文着重介绍新型驱逐舰球鼻首声纳导流罩1∶1局部结构模型罩的试制与试验情况,并阐明了导流罩结构设计对声纳总体性能的影响,对今后研制大型声纳导流罩有借鉴价值。

基于CFD方法的球鼻首减阻优化研究

本文采用CFD技术进行球鼻首设计与优化。CFD方法可准确模拟船体绕流流场,预报船体阻力。经过方案设计与优选,水滴型球首数值计算减阻效果接近6%,船模试验减阻效果超过3%,表明采用CFD方法可预报高雷诺数下的船舶阻力,是船舶性能优化的前沿技术。

基于BP网络的球鼻首参数化优化

本文以某集装箱船为研究对象,对降速航行后的球鼻首进行优化。采用Catia建立船体三维模型,为了产生不同形状的球鼻首,选取球鼻特征参数来描述其基本结构;采用拉丁超立方试验抽样方法得到12组不同形状的球鼻首,提出运用非线性拟合能力较强的BP网络构建球鼻首参数和阻力系数之间的关系模型;采用遗传算法对训练后的网络进行极值寻优。结果显示,优化船型的阻力系数显著降低,说明该方法对球鼻首的优化有一定的借鉴意义。

NYK系列4500TEU集装箱船球鼻首改装

为应对低迷的航运市场,降低船舶运营成本,提高船舶推进效率,减少燃油消耗,集装箱船球鼻首改装是船东减少营运成本方式之一。本文根据在厂改装项目NYK系列4500TEU集装箱船球鼻首改装,重点介绍球鼻首的改装流程,为类似船舶球鼻首改装提供参考。

球鼻首分段施工方法的分析

在各种船型球鼻首分段建造方法的基础上,针对2 300车位汽车滚装船的球鼻首分段的结构特点,提出一种全新的球鼻首分段的建造方法。通过与传统建造方法的对比分析,发现以中纵壁板为胎建造此类球鼻首分段的建造方法,建造周期短,安全性高。

船舶球鼻首的功绩

当一艘远洋巨轮离开大洋彼岸,经过短短的十几天或几十天时间徐徐驶进我国港口的时候,人们都把功劳归结于它的推进器——螺旋桨。其实在许多巨轮的首部水下端都“长”有一个圆凸形的鼻子似的东西——船舶球鼻首却也默默无闻地工作着。球鼻首对提高船舶航速的功劳可不小呢! 船舶在航行中,如果螺旋桨的推力不变,那么船体在水中的阻力愈小,它的航速就愈快,船首的球鼻就是为了降低船在水中的阻力而“长”在船体上的。如果球鼻首的大小、形状、位置与船体线型配合得合理,这对减小船体总阻力的成分是相当大的,有的可达六分之一左右。船首球鼻的形式较多。

浅谈球鼻首在川江的应用

本文介绍了球鼻首在川江的应用及实用经验。

基于CFD的船舶球首减阻线型设计

本文利用计算流体动力学(CFD)探索了阻力精确预报的方法和球首参数对船舶阻力性能的影响。为了提高船舶阻力的预报精度,在设计航速下研究了网格尺寸、棱柱层参数和湍流模型三类因素对阻力的影响,并开展了相关的船模试验进行分析评估,数值仿真与试验结果吻合良好。在确定了合理的网格划分参数和湍流模型后,研究了直角型、上翘型和水滴型三种不同球首几何参数对CNG运输船总阻力性能的影响,最终获得减阻效果显著的球首线型,为今后同类船型球首的设计提供了有益参考。