椭球形气囊防撞性能及影响因素分析

基于气囊优异的缓冲性能,设计了一种椭球形桥墩防船撞气囊,采用LS-DYNA软件分析了该气囊的防护变形以及能量耗散过程.结果表明:在该气囊的防护下,桥墩受力减小了64.66%,撞击作用时程延长了330.95%,气囊以泄气形式耗散的撞击能量达船舶初始动能的61.33%,对船舶与桥墩均具有显著的防护性能,其自身又可泄气恢复初始状态,达到桥墩、船舶、防撞装置的“三不坏”.对该气囊布设过程中影响气囊防护性能的初始内压、排气阈值、以及排气孔面积三个参数进行分析,给出了最佳初始内压区间、最佳排气阈值、以及最佳排气孔面积区间.

大口径长距离钢管气囊滑道法下水研究

在大口径长距离跨江沉管工程中采用传统钢管下水方式面临着钢管分段数量增加、水中对接工程量大、长时间占用水域影响航运等难题。为此,参考船舶气囊下水的方式提出了大口径长距离钢管气囊滑道法下水的方法,以解决采用传统钢管下水方法进行大口径长距离钢管下水遇到的难题。介绍了金鼓江沉管工程中运用ABAQUS软件模拟分析钢管运用气囊滑道法下水过程中的应力变化情况,确定下水方案并付诸实践,探索出了一条、全新的切实可行的钢管下水方式,有效降低了大口径长距离钢管下水的施工难度。

海外施工工程船舶气囊上排牵引系统设计

为切实提高我司海外施工工程船舶的效益,基于海外工程施工所在地的特殊性,本文从船舶气囊上排所用的牵引设备功能出发,结合以往某船成功上排维修实践,探讨船舶气囊上排牵引系统的设计原则及对各设备进行负荷验算,保证牵引系统的可靠性、适用性和经济性。

船用气囊力学特性及极限承载力分析

分析了承压气囊变形的几何描述和根据薄壁压力容器受力分析应力理论,建立了统一的气囊变形与承载力、内压关系数学模型.通过单轴拉伸试验确定囊体材料特征,提出了承压气囊的力学特性和极限承载力的计算方法.通过算例验证,证明该方法可用于承压气囊理论分析,为船用气囊下水的安全使用提供了指导.

基于超弹性本构模型的船用气囊刚度研究

船用气囊的发展实践领先于理论研究,气囊安全性问题越来越得到各方的重视.船用气囊在承受船体载荷时表现出物理和几何的双重非线性,因此,相关理论研究一直是一个难点.文中基于船用气囊囊体材料的单轴拉伸实验,结合有限元方法对气囊进行建模分析,确定了Yeoh超弹性模型为合适的超弹性本构模型,并建立了船用气囊的三维模型,对某典型承压气囊不同初始内压的刚度进行了数值分析.与实验比较,结果一致.该超弹性有限元模型可准确预报承压气囊的刚度特性,具有较强的理论及实用价值.

船舶气囊下水安全性评估方法研究

气囊下水是船舶下水的一种创新方式,但是气囊下水过程中船体强度和气囊的安全性还没有定量的计算方法。近年采用气囊下水的船舶重量不断增大,下水安全性问题日益突出。本文考虑气囊刚度的非线性、下水过程中船体的力平衡条件等,提出了一种基于全船结构有限元分析的船体结构和气囊安全性评估方法。研究的内容和结果是紧密结合工程实际的。(1)考虑气囊压缩变形的非线性,研究了一种预报气囊刚度的有效方法;(2)基于弹性下水理论,研究了一种考虑弹性基座刚度非线性变化的船体梁运动和受力的计算方法;(3)提出了直接采用全船结构有限元分析计算船体结构应力和气囊受力的方法;(4)对某型实船进行了气囊下水的安全性分析,并与文献的结果进行比较,验证了气囊下水工艺的优越性和本文建议方法的准确性。

下水过程中气囊承载接触变形数值分析

文章建立了气囊、船体及船台的接触有限元模型,采用超弹性本构模型模拟囊体材料特性,分析了在下水过程中三维承压气囊非线性接触变形特征,并对某大型散货船气囊下水过程中的危险工况进行分析,总结了典型船体形状对气囊承压变形的影响,修正了下水过程中典型气囊承载的极限变形量,可用于指导下水实践。

气囊下水船台的形状优化

文章分析了气囊下水的船台的特点,提出了多种气囊下水船台的形式.分别采用静水力和水动力学方法进行了船舶气囊下水的计算,研究了船台形式、气囊布置、船台坡度以及潮位等因素对气囊下水安全性的影响.以两条20000吨级的散货船为例,通过多种方案的比较和系列计算,提出了适宜气囊下水的船台方案.

船用气囊下水技术研究

为有效保证船用气囊下水过程安全可控,气囊下水技术的理论研究正在进行。文章总结当前在囊体的复合材料特性、非线性接触下承载能力、下水动态过程分析和气囊与船体结构耦合作用等气囊下水技术方面的研究成果,提出尚待解决的下滑过程稳定性、气囊抗冲击和爆破力学模型等方面的问题,并指出下一步的研究方向和可能的研究路线。同时,分析气囊在大桥护栏、海上围栏和浮式防波堤等方面的应用前景,为提高气囊下水的可靠性,并将其推广到类似海上充气结构中提供参考。

基于物联网Android平台的船舶气囊群气压监测系统

为了促进工业的远程化、智能化和灵活化,针对传统的船舶气囊上下水工艺,基于Android手机平台,提出一种基于物联网Android平台的船舶气囊群气压检测系统,系统包括ZigBee传感器网络、协议转换器、云端服务器和手机终端,实现了对船舶气囊群的远程监控。通过Android手机界面,实现了用户随时随地在有网络覆盖的地方浏览并获取实时数据,最后通过实验测试证明该系统稳定、可靠,符合一般工业设计对检测精度和时间的要求。该系统的应用改进了人工读取数据耗时、费力、不安全等缺点,从整体上提升了船舶气囊下水作业的施工效率。

深度堆栈自编码网络在船舶重量估算中的应用

传统的船舶重量估算方法多数存在误差大、成本高等问题。为此,提出一种基于深度学习的船舶重量估算算法。利用多层神经网络逐层无监督学习训练初始化参数,通过反向梯度下降的方式微调参数。运用深度堆栈自编码网络挖掘深层次的数据特征,并在ShipWE自建数据库上进行分析。实验结果表明,与传统吃水估算方法相比,该算法具有更强的稳定性和更高的准确性,与BP神经网络算法和径向基函数神经网络算法相比,该算法的精度更高,能有效解决船舶估算可信度低的问题。

基于MEMS器件的客船防倾覆应急气囊系统设计

该文针对客船在恶劣气候条件下,由于不均布载荷及随机突风的作用导致发生不规则瞬时倾覆的问题,类比汽车安全气囊系统,设计出基于MEMS惯性传感器的内河客船应急气囊系统,该应急处理系统增添了船舶姿态预判断与气囊瞬时释放模块,并由高性能三维姿态传感器、倾角传感器、STM32单片机、气囊装置以及烟火式气体发生器构成。基于MEMS惯性传感器的高精度姿态判断使控制系统在0.5~2 s响应,精确控制主甲板侧气囊实现瞬时释放。船用气囊采用蜂窝式设计,并附加网状结构,提高气囊的抗拉强度。半物理仿真试验证明,该应急处理系统可达到实时监测船舶的航行姿态以及延缓船舶倾覆的目的。

船舶气囊下水过程中船体强度计算方法研究

基于气囊下水过程受力分析及气囊囊体力学特性,将气囊下水运动过程分析与全船有限元分析方法相结合,研究了气囊下水工艺船体强度分析中载荷及边界条件的特征。二次开发了加载的PCL程序并提出了一种等效约束方式,对某57000DWT散货船的气囊下水过程进行了强度计算与惯性释放方法做了比较,验证其可靠性。并提出一种计入船体挠度与气囊压缩量的相互影响的准静定算法;分析了船体与气囊接触面宽度的影响,获得有益结论。

气囊爆破失效极端情况下船舶气囊下水安全性研究

气囊下水已经成功用于7万吨级船舶的下水,但由于下水过程中气囊变形情况不可控,下水过程仍然存在相当的风险。借鉴船舶滑道纵向下水力学理论,针对气囊特征进行改进,引入船用气囊的承压变形本构关系等,建立了船舶气囊下水过程的动力学模型,实现了气囊支承力及船体变形量实时计算。还对多气囊产生的非线性支承力分布、入水气囊的支承力计算、气囊与船体间的摩擦系数等关键问题进行分析研究,编制了相应程序;对下水过程中可能的气囊破坏极端情况进行了模拟计算,研究了气囊爆破失效对下水过程安全性的影响。

纵向船用气囊下水过程数值分析

以某大型散货船下水为例,开发了气囊下水静态模拟分析程序.首先对常规船台下水进行了验证计算,采用大型通用船舶设计软件FORAN的下水模块进行了计算对比,结果一致.在此基础上对某7万吨级散货船进行了气囊下水的过程计算,程序考虑了囊体材料特性和气囊变形的力学特性,可方便地校核船舶气囊下水过程中的危险工况、船体浮态等.与已有文献结果比较,证明其实用性,可用于预报下水过程,提高气囊下水安全性.

船舶气囊下水运动受力计算与校核

在气囊下水过程中,如何计算气囊受力变化情况,保证气囊下水的安全性一直是一个亟待解决的课题。分析了船舶气囊下水过程,研究了在移船过程中气囊布置数量、间距、所受压力以及承载力的变化,并以某型船为例,进行了气囊受力计算,校核了气囊压力,论证了下水的安全性。

船舶气囊下水工艺中气囊承载性能影响因素分析

根据气囊承载形状变化规律,基于目前通用的假设条件归纳出船舶气囊下水工艺中气囊承载能力计算模型,分析影响气囊承载力相关因素。发现气囊承载力与气囊初始压力和工作高度密切相关;通过模型分析,设定合适初始压力与降低工作高度可提高船舶气囊下水的安全性。研究成果可供船厂在制定合理的船舶气囊下水工艺方案时参考。

船舶应急防碰撞系统的设计与研究

以“桑吉”轮事故为背景,首次针对液货船提出被动防撞联合主动防撞的理念,设计了依靠激光测距提前避碰与气囊延缓撞击相结合的船舶应急防碰撞系统。该系统由预警模块与气囊防撞模块组成,通过激光测距子系统对船体周围进行全方位扫描,触发分级报警子系统提醒驾驶员做出避碰措施,当碰撞事故无法避免时立即释放气囊延缓撞击。通过LS-DYNA仿真分析,该系统对船舶碰撞具有较强的防护能力,其设计贴合MARPOL公约保护海洋环境的主题,对于提升液货船的应急防撞能力,促进“一带一路”战略的实施和“交通强国”战略的发展具有积极意义。

一种新型气囊式抗倾覆装置

基于现有防沉减摇装置的局限性,提出一种新型气囊式抗倾覆装置。主要介绍该装置的设计方案及功能原理,并对装置系统控制模块及气体发生模块进行选型,最后以长江某客渡船为例,选取相应气囊尺寸进行船舶稳性计算,得出气囊装置对船舶稳性的影响情况以及船舶复原力臂的变化规律。计算结果证实了装置的可行性,为进一步的研究工作提供了理论基础。

船舶智能防撞气囊设计研究

针对船舶碰撞造成物资、人员的损失及原油泄露污染环境等问题,我们创新设计新型船舶智能防撞装置。该装置引入智能控制理念,通过传感器与控制信号完成分布于船体舷侧和船体艏艉处的安全气囊充气,以缓冲船舶碰撞造成的巨大冲击力,减少船舶结构性的破坏;同时,增大船舶的抗沉能力,气囊打开后可提供部分浮力,大幅增加船舶碰撞后的施救时间。