超大型集装箱船体结构极限强度研究方法

为增强超大型集装箱船船体结构的稳定性,对迭代增量法、理想结构单元法和非线性有限元法等应用较为广泛的船体结构极限强度研究方法的基本思路和优缺点进行归纳和总结。在此基础上,提出未来超大型集装箱船船体结构极限强度研究方法的改进建议。研究结果可为超大型集装箱船体结构的稳定性研究提供一定参考。

IACS统一要求对超大型集装箱船结构设计的影响

为探究UR S11A、S33和S34等IACS一系列针对集装箱船统一要求对超大型集装箱船结构设计的影响,以MARIC在2015年设计的20 000 TEU集装箱船和21 000 TEU集装箱船为例,分别讨论URS33、URS11A对超大型集装箱船结构设计的影响,并从船体梁总纵强度、船体梁刚度、剪切强度、屈曲强度等方面对比URS11A和URS11要求的区别及在结构重量上造成的影响,讨论URS34对舱段有限元计算的影响。结果表明,新要求对超大型集装箱船的结构设计提出了更高的要求。

超大型集装箱船绑扎桥数值模拟及结构优化

对21 000 TEU超大型集装箱船绑扎桥进行数值模拟,基于规范校核其强度和刚度,计算结果满足规范要求。归纳极端工况下结构中的高应力区域,并给出相应的结构设计优化建议。通过大量模型计算不同剪力墙布置型式下绑扎桥的横向刚度,结果表明,当剪力墙为5片集中型布置时,绑扎桥的刚度和经济性达到最佳。相关计算及分析结论可供绑扎桥的初步设计使用。

UR S11A和URS34对超大型集装箱船结构强度直接计算的影响

研究针对集装箱船总纵强度统一规定的UR S11A和有限元计算功能性要求的UR S34,以两型超大型集装箱船作为实例,分析比较新规定、新要求对超大型集装箱船结构强度直接计算的影响。分析结果表明,UR S11A和UR S34对集装箱船结构强度提出了更高的要求,研究结果有助于新船型的优化设计和结构强度分析。

超大型集装箱船的结构设计

近年来,集装箱船的大型化趋势日益明显。MARIC积极研发符合市场需求的超大型集装箱船,在2013年成功获得了18000TEU超大型集装箱船的实船设计任务。并以此船为实例阐述了集装箱船超大型化后给结构设计带来的挑战。介绍了一种利用全船有限元直接加载规范载荷校核合成应力的计算方法,通过加集中力来拟合船体梁所受到的弯矩、扭矩包络线。与薄壁梁理论相比,该方法的合成应力计算结果更精确,有利于优化设计。在超大型集装箱船的舱段有限元与全船有限元分析中,规范的垂向波浪弯矩值往往比实际值小,这时需要采用直接载荷预报的垂向波浪弯矩值进行分析。超大型集装箱船的航速较高,显著的艏部外飘,并且一阶固有频率比常规船型低,容易引起颤振(whipping)和弹振(springing)。应用水弹性分析,探讨了颤振和弹振对于超大型集装箱船结构的极限强度和疲劳强度的影响。

基于强度评估的超大型集装箱船主导等效设计波筛选方法

为了确定主导超大型集装箱船强度评估的等效设计波,以一型2万箱级超大型集装箱船为对象,根据超大型集装箱船的结构特点,定制43个初始等效设计波,计算得到每个设计波下的全船结构应力结果,同时采用应力谱分析方法对整船典型位置及节点进行应力的长期预报,二者结果对比,筛选确定真正对超大型集装箱船结构强度评估起主导作用的10个设计波。

超大型集装箱船绑扎桥结构轻量化设计

为了有效降低绑扎桥重量对超大型集装箱船空船重量和重心的影响,针对某20000 TEU集装箱船剪力墙式绑扎桥设计任务,根据某船级社规范要求和绑扎桥结构强度有限元计算分析的基本流程,依次从立柱优化、剪力墙优化、立柱和剪力墙对常规方案进行优化设计,结果表明,优化方案能满足船级社规范要求,且能有效降低绑扎桥的结构重量。

超大型集装箱船货舱段横向强框布局优化与研究

随着2015年首艘国内建造的18 000标准箱超大型集装箱船的成功交付以及后续多艘新船订单的生效,集装箱船的大型化趋势日渐明显。文章对某超大型集装箱船的横向强框布局提出优化设计方案,针对优化方案进行规范计算和舱段有限元分析。分析结果表明:优化后的空船质量有所减轻,并且船厂的工艺施工量也因强框数量的减少而减少,从而有效降低成本。该优化方案为今后的设计工作提供了有价值的参考。

“长赐”轮参与救助船舶播发的AIS信息问题及启示

2021年3月23日,超大型集装箱船“长赐”轮在苏伊士运河搁浅,3月29日在众多拖船和疏浚船的救助下乘高潮脱浅。由于苏伊士运河十分重要,“长赐”轮搁浅引起了多方关注,现代通信技术向全世界提供了“长赐”轮及参与救助船舶播发的AIS信息。通过我国船讯网,发现“长赐”轮及参与救助船舶播发的AIS信息存在一些问题,从中得到启示,提出我国救助船舶正确使用AIS设备的建议。

1.6万标准箱集装箱船外飘砰击及结构强度计算研究

超大型集装箱船面临首部特殊型线与高航速所带来的不容小视的首部外飘砰击载荷作用。文中以1.6万标准箱集装箱船为例,首先基于时域Rankine源法计算集装箱船的非线性运动响应;然后预报首部区域发生外飘砰击的概率和砰击压力极值;最后考虑外飘砰击对首部局部区域的作用,对1.6万标准箱船的首部结构进行了有限元分析,评估船体结构承受外飘砰击载荷的能力,为首部结构设计提供参考依据。

考虑颤振效应的超大型集装箱船极限强度

砰击颤振会威胁船体的总纵强度。依据海况对响应贡献率最大的原则确定计算海况,而后计算得出某超大型集装箱船的波浪载荷时历,并采用Weibull、Gumbel及GEV分布拟合得到载荷短期极值沿船长的分布且校核目标船的极限强度。将短期极值Weibull、Gumbel分布拟合的结果与载荷的规范计算结果进行对比,研究表明,有必要在考虑砰击颤振效应的工况下,利用波浪载荷直接预报结果校核目标船的结构强度,为后续研究提供参考。

大风天气下洋山港超大型船舶安全撤离航道方法的研究

根据洋山港自然、地理条件，运用目前在航道论证方面已经比较成熟的船舶操纵模拟器，有针对性地对大风天气下靠泊超大型船舶安全撤离航道方法进行了研究。根据所选8000TEU超大型集装箱船舶的模拟船型撤离航道进行模拟试验的结果和在对试验数据系统分析的基础上，提出了超大型船舶安全撤离航道的具体方法．为洋山港超大型船舶在大风天气下安全撤离航道提供比较科学的参考依据。

波激振动对超大型集装箱船疲劳强度的影响研究

超大型集装箱船具有开口大、刚度低和航速快等特点,导致其波激振动现象突出,增加了疲劳破坏风险。论文以18, 000TEU箱船为研究对象,考虑对称与反对称模态的共同作用,采用有限元法进行干模态分析。基于三维线性频域水弹性理论,对其进行水弹性效应分析。然后采用谱分析法,通过直接计算求解热点应力响应,结合线性累积损伤法,求得疲劳损伤值和疲劳年限,并将其与刚体理论结果对比,分析波激振动对舱口角隅疲劳的影响。研究表明:当遭遇频率接近船体湿固有频率时,波激振动效应会引起船体载荷高频响应及应力高频响应,使得舱口角隅疲劳累计损伤度大幅增加,疲劳寿命普遍降低约30%～40%,部分节点甚至高达50%多。

超大型集装箱船的B型LNG燃料舱结构强度分析

针对20000 TEU级别超大型集装箱船的B型LNG燃料舱及其支撑结构,采用波浪载荷直接预报方法较准确地获得船体运动加速度,利用有限元分析方法对LNG燃料舱及其支撑结构进行强度分析,为采用双燃料动力系统的超大型集装箱船燃料舱结构设计提供参考。

20000TEU超大型集装箱船舶时代与港口面临的挑战

介绍超大型集装箱船舶的现状和发展趋势,分析当今的世界航运市场,提出了港口在新航运时期的应对措施。

TOFD超声检测技术在超大型集装箱船的应用

按照国际船级社协会的最新要求,在超大型集装箱船的建造过程中,需要运用TOFD超声检测技术对大厚度高强钢焊缝进行内在质量检测。该文介绍了某船厂于2013年~2015年期间,在18 000TEU船建造过程中,成功使用TOFD检测这一技术,并在多方的合作下,检测过程和结果得到了法国船级社和船东的一致认可,达到了满意的应用效果。本次TOFD检测的成功应用,为船舶行业超大型集装箱船TOFD检测的应用积累了工艺参数和实践经验,有助于推动该项技术在相关行业和领域的多用途应用。

超大型集装箱船风中操纵性研究

超大型集装箱船(ULCS)受风面积大,港内操纵中受风的影响十分显著.为研究ULCS风中操纵性尤其是强风中的保向性,在完善通用MMG模型的基础上,搜集相关集装箱船风力系数数据并进行回归处理,建立了适用于ULCS的风中操纵运动数学模型.仿真结果与实船试验比较结果表明:所建立的数学模型精度良好.对ULCS风中操纵性能研究表明:ULCS在前进中呈现较强的迎风偏转性,强风中的可保向范围明显小于其他船舶.

超大型集装箱船载荷响应特性的数值研究

相比于散货船、油船等,超大型集装箱船的船体弹性效应,特别是弯扭耦合效应十分明显,本文主要研究弹性效应对目标船所受波浪载荷数值计算结果的影响。本文分别采用了有限元法计算船体弯扭耦合模态和迁移矩阵法计算弯扭不耦合模态。本文基于三维水弹性理论在考虑弯扭耦合效应的条件下,计算分析1艘2万箱级超大型集装箱船的载荷响应特性,并把计算结果和基于刚体假设的载荷计算结果进行对比。本文在不考虑船体弯扭耦合模态下,计算目标船的波浪载荷,并把其与考虑弯扭耦合效应下的结果进行对比。最终得出在计算超大型集装箱船波浪载荷时,弹性效应和弯扭耦合现象不可忽略的结论。

21000TEU超大型集装箱船绑扎桥制造工艺研究

绑扎桥是集装箱船的特殊结构,其建造质量的好坏直接决定了装箱试验能否顺利开展。基于上海外高桥造船有限公司承建的21 000TEU超大型集装箱船工程项目,对绑扎桥结构分段建造及总组过程中的地样线绘制要求、胎架设计及布置方案、精度控制等关键工艺进行了系统性的研究,为21 000TEU绑扎桥的高质量建造和安装提供技术支撑。

超大型干线集装箱船配载优化

针对远洋干线中超大型集装箱船(Ultra-Large Container Ship,ULCS)的多港口Bay位优化问题(Multi-Port Master Bay Plan Problem,MP-MBPP),提出以堆垛为基本计算单元的混合整数规划(Mixed Integer Programming,MIP)模型。该模型以倒箱数最少、靠港时间最短为目标,根据航段距离动态,考虑船舶的结构强度约束,满足冷藏箱、重大件货物和45英尺集装箱的装载需求。该模型使用商用求解器CPLEX进行求解,试验结果表明:该模型可针对21000 TEU集装箱船多港口配载问题高效地给出可行解,为船舶大数据智能运维平台国产化解决方案的制订提供理论基础。