边岛式上层建筑结构设计与性能分析

本文采用规范计算与有限元分析相结合的方法,针对边岛式上层建筑的结构设计、强度校核、参与总纵弯曲的有效度和边岛式上层建筑对船体总振动的影响等方面进行研究,分析不同结构设计型式和计算方法的适用性,给出边岛式上层建筑结构在设计、力学性能分析等过程中的相关建议,为其他船舶的边岛式上层建筑提供设计参考。

大型邮轮甲板层数对上层建筑变形特性的影响

为了满足人们对宽敞居住空间、娱乐和休闲等的需求,邮轮往往设置多层丰满轻型上层建筑,复杂结构使得其参与船体总纵弯曲的程度及变形特性难以确定。以某大型邮轮为研究对象,将模型试验与数值计算相结合,研究上层建筑甲板层数对其变形特性的作用机理及影响程度,探讨上层建筑的变形特性。研究结果可为安全可靠的邮轮上层建筑结构设计以及形成自主设计技术提供可靠支撑。

船舶短上层建筑(甲板室)甲板应力分布规律研究

船舶短上层建筑(或甲板室)由于规模小,横剖面正应力沿高度分布不满足平断面假定,应力分布规律与一般船型上层建筑不同,规范中缺乏针对性的设计依据。以一艘典型的短上层建筑油船为研究对象,设计多种短上建方案,借助有限元法对船舶短上层建筑甲板应力分布规律进行研究,讨论了短上层建筑长度、高度及其所在位置的影响,有限元结果与斯曼斯基和库尔庙莫夫理论公式结果的对比表明两式都有一定局限性,预报短上层建筑甲板应力会有误差。进一步在有限元结果和理论公式基础上提出新的短上建甲板应力分布公式的基本形式,采用指数函数模型对短上层建筑正应力进行拟合,得出短上层建筑船型的正应力沿高度分布规律公式,验算结果表明新公式适用性较好,可为早期短上层建筑船型强度设计提供参考。

集装箱船上层建筑气动干扰特性与风阻优化

为优化具有多个尺寸巨大的上层建筑物集装箱船的风阻,本文以某20000TEU超大型集装箱船上层建筑为研究对象,开展风载荷和PIV流场测量风洞模型试验。根据得到的风阻与流场干扰特性,采用数值模拟对主体建筑纵向间距和局部构型进行优化布置,并通过风洞试验对优化结果进行验证。研究结果表明:主体建筑纵向间距是影响集装箱船风阻和甲板上方绕流场气动干扰的主要因素,合理调整上层建筑物纵向间距同时对建筑物棱角边缘倒圆角处理可以得到风阻性能更优的布置方案,经风洞试验验证,优化方案较初始方案风阻降低47.19%,具有较大优化空间,可为超大型集装箱船总布置设计提供参考。

豪华邮轮上层建筑开敞区域流场特性分析

[目的]豪华邮轮上层建筑开敞区域具有复杂的空间布置及外观造型,需精确模拟开敞区域的风载荷与流场特征以指导邮轮设计。[方法]采用雷诺时均(RANS)方法中的Realizable k-ε湍流模型和类子结构法模拟思路,对邮轮整船及上层建筑开敞区域的流场特性进行数值模拟,并开展风洞实验进行验证。[结果]研究表明,上层建筑开敞区域的外型及空间布置对邮轮的流场特性具有重要影响,提出的类子结构法模拟思路可以精确模拟局部区域的流场特性。[结论]在设计邮轮时,应使上层建筑整体造型呈流线型,且开敞区域相邻结构之间的高度差和间距不宜过大,所做研究对邮轮设计具有指导作用。

含起重设备的船舶上层建筑吊装强度有限元分析

为准确计算船舶上层建筑吊装强度,采用MSC.Patran和MSC Nastran软件对175000 t散货船上层建筑吊装建立整体结构有限元模型。采用含起重设备的有限元分析法计算上层建筑在吊装过程中的结构响应,并与直接约束法和惯性释放法进行对比分析,比较3种有限元分析法计算得到的应力、变形和吊点支反力情况,分析含起重设备的有限元分析法的准确性。结果表明,含起重设备的有限元分析法可对结构的应力、变形和吊点支反力进行较为准确的计算,优于直接约束法和惯性释放法。含起重设备的有限元分析法对船舶上层建筑吊装强度和吊装方案的评估具有一定的工程价值。

弹性上层建筑技术在高速船舶上的设计与应用

分析主船体振动与噪声源对上层建筑传播的影响因素,进行结构的优化设计。在主船体与上层建筑之间设置弹性隔振器,利用隔振器支承上层建筑并与主船体形成隔离层阻断振动与噪声向上传播,通过PATRAN有限元计算软件,建立仿真模型计算隔振器支座处结构强度,得出优化的结果。实船测量表明,上层建筑的振动及噪声得到有效改善,对比传统的减振降噪技术,弹性上层建筑技术为高速船提供了轻量化的方案。

大型集装箱船上层建筑整体移位工艺

为缩短船坞建造周期,并节省船坞区域吊车和总组场地等核心资源,船舶的上层建筑普遍采用先异地总组,再使用自走式模块化平板车(Self-Propelled Modular Transporter,SPMT)将其整体移位至船坞区域的方式建造。针对大型集装箱船上层建筑外形尺度大、重量重、重心高,难以实现整体移位,导致船坞区域场地资源紧张的问题,开展整体移位工艺研究,构建移位稳性计算及分析方法,得到基于超高重心和超窄基面的上层建筑实船安全移位方案,为船舶上层建筑的集约化建造提供支撑。以某15000 TEU集装箱船的上层建筑为例,对影响驳运稳性的因素进行力学分析,构建稳性计算方法,确定驳运安全系数,为后续大型船舶总段和上层建筑的整体移位和驳运稳性计算提供参考。

大型油化船上层建筑分段整体吊装方案分析及优化

针对某大型油化船上层建筑分段整体吊装存在的结构安全问题,采用有限元方法对该上层建筑分段进行整体建模和仿真计算,重点对吊排及其连接处的结构最大应力和最大位移进行分析。基于中国船级社规范对现行吊装方案下上层建筑在吊装过程中的应力和变形进行评估,在此基础上采用调整吊排角度的方法对该吊装方案进行优化。计算结果表明,采用优化后的吊装方案,吊排附近结构、整体结构的最大应力和最大位移满足规范的要求,该研究可供后续大型船舶上层建筑整体吊装方案设计参考。

76000 t散货船上层建筑振动分析及控制

低风阻上层建筑整体较窄并拥有较长的桥翼,针对其可能存在有害振动的问题,以76000 t散货船为研究对象,在设计阶段建立了模拟实船的有限元计算模型。通过对其进行总振动预报分析及上层建筑各舱室的局部振动响应分析,得到响应结果后并对上层建筑进行结构局部优化。结果表明:低风阻上层建筑部分舱室及驾驶室两侧桥翼易产生振动问题,需要通过局部增加钢围壁或增加板厚等方式使其满足要求。

马克思的经济基础决定上层建筑原理形成历程

经济基础决定上层建筑是马克思的一条基本原理,它的形成不是一蹴而就的,而是有着系统而漫长的文献基础。马克思的《〈政治经济学批判〉序言》(1859年)是经济基础决定上层建筑原理形成的标志,马克思第一次同时使用“经济基础”与“上层建筑”两个术语,阐释二者的含义,并指出经济基础对于上层建筑的决定作用。本文采用文献研究的方法对马克思与恩格斯的著作进行文献考察,将其历程分为三个阶段进行分析,即经济基础决定上层建筑原理的萌芽阶段、形成阶段和发展阶段,阐述这一原理的形成过程。

革旧与鼎新的双向运思:威廉斯与“基础-上层建筑”隐喻

经典马克思主义中“基础-上层建筑”的隐喻回答了文化之于社会、政治以及经济之间的联系,奠定了文化 的“意识形态观”,马克思主义文化理论的核心内容由此阐发生长。但随着这一范畴的时间积淀与不断阐释,其隐喻本 质不断消减并倒转成为阻碍马克思主义文化阐释的桎梏。以“基础-上层建筑”这一隐喻为原点透视威廉斯的理论构建, 是理解他文化观念底层逻辑的重要进路之一。通过对相关概念进行界定与修正,并结合卢卡奇的社会“总体性”辩证法 与葛兰西的“霸权”理论,威廉斯颠覆了马克思主义文化理论的“意识形态观”,并重构文化、文学为一种实践。

某大型客滚船铝上层建筑带筋板结构设计应用

目前铝合金材料主要应用于小型客船、游轮及高速船上,而大型船体结构极少采用。随着船舶能耗指数、减排及海上人员生命安全需求升级,《国际海上人命安全公约》对大型客船/客滚船稳性提出更高要求,船舶特别是大型客船上层建筑轻量化设计具有更加重要的意义。由此可推断,大型船舶上建结构采用铝合金带筋板材料将有良好的发展前景。研究大型客滚船铝上层建筑带筋板结构设计方案的安全性及经济性,将有利于形成造船业铝合金带筋板结构通用化、产业化。本文简要介绍某大型客滚船上层建筑采用铝质带筋板结构案例。

开孔群式上层建筑一体化船型多重突变结构计算分析

从开孔群式上层建筑一体化船型存在的阶梯型断层式上层建筑、密集大开孔群和左右舷外板不对称等多重突变结构出发,借助三维有限元分析技术,以船体梁横剖面惯性矩和船底外板剖面模数等船体梁剖面固有特性参数为设计切入点,探讨多重突变结构对船体梁总纵强度设计的影响和各甲板层构件对船体梁剖面惯性矩的贡献。此类船型大多负有在高航速、高海况条件下开展临危作业的使命,因此从工程实际的角度实现总体装载与船体结构设计的互动反哺式设计是首要任务。基于船体梁剖面惯性矩贡献的船舶设计方法可为此类船型的工程设计提供参考。

养殖工船上层建筑改进设计

为使后续养殖工船设计更合理,在10万t级“智慧渔业大型养殖工船”首制船“国信1号”实船建造并实际使用的基础上,归纳出改进的要点,认为后续船在设计上应采用扩大室内面积、增加房间数量、调整人员动线、挪移舱室布置的方式对上层建筑的舱室布局与结构形式进行改进,最终达到改善船员生活空间、符合养殖人数需求、减少上下楼人流对冲、剥离不利环境影响的目的。

复合材料上层建筑总纵弯曲特性与设计要求分析

[目的]针对复合材料上层建筑总纵强度问题,采用有限元分析法开展复合材料上层建筑总纵弯曲特性与设计要求分析。[方法]首先,分析不同长度、不同上层建筑材料等效弹性模量下简化船体模型纵向应变沿高度方向的分布规律,并利用二次函数对纵向应变分布进行非线性拟合;然后,基于拟合的结果提出复合材料上层建筑设计要求,并在结构形式与材料属性两方面对设计要求进行阐述;最后,根据弯矩有效度概念,在国军标的基础上提出不同长度、不同材料下上层建筑完全参与总纵弯曲的判定方法。[结果]分析结果表明,常见的树脂基纤维增强复合材料能够满足上层建筑结构的总纵强度要求;超过0.3倍船长的复合材料上层建筑结构应当计入剖面强度和刚度校核。[结论]所做研究可为未来我国复合材料上层建筑结构的水面舰船设计提供一定的参考价值。

大型船舶上层建筑-主船体剪切耦合方法研究

对于大型客船、豪华邮轮等船舶,上层建筑参与总纵弯曲的程度较大,主船体与上层建筑之间的作用关系非常复杂。探究大型船舶上层建筑-主船体间的各向耦合关系对于改善大型船舶的力学性能、结构安全等具有十分重要的意义。本文基于双梁理论和耦合梁理论,重点研究上层建筑-转换层-主船体之间的纵向剪切耦合关系,提出一种适用于带有大型上建船体结构的简化耦合梁方法。通过建立耦合梁结构的控制方程,获得上建与主船体间的弯矩-曲率关系、剪切耦合关系以及耦合刚度-极限剪切位移之间的关系,从而有效表征大型上建与主船体间的相互作用。经实例分析,验证了该耦合梁方法的准确性和有效性,可以为带有大型上层建筑船舶的极限强度研究、设计优化等提供有益参考。

基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统

以降低舰船运行故障为目的,设计基于数字孪生的舰船上层建筑运维系统。该系统利用数据采集层内传感器数据采集模块采集舰船上层建筑设备基本数据和运行数据,得到舰船上层建筑设备中控数据,通过报文解析后,将其存储到MySQL数据库内;数字孪生层通过调取MySQL数据库舰船上层建筑设备中控数据,构建数字孪生体后,利用其模拟舰船上层建筑设备生产和同步虚拟运行后,得到舰船上层建筑设备实时虚拟运行数据,并将其传输到业务逻辑层内;业务逻辑层对实时虚拟运行数据进行预处理后,通过映射驱动将其传输到故障诊断模块内,该模块使用基于规则变量分析的舰船上层建筑故障诊断方法得到舰船上层建筑设备实时运行故障状态,并将故障状态信息传输到展示层内;展示层利用基础管理、数据统计和检测维保等功能实现舰船上层建筑运维。实验表明,该系统运行较为稳定,可精准诊断舰船上层建筑设备故障诊断,并为用户提供设备运维视情优先级。

非线性回归预测技术在船舶上层建筑振动噪声预报中的应用

本文对非线性回归预测技术进行研究,重点对非线性模型中的支持向量机进行分析,并结合基本粒子群算法给出了适应度曲线,构造出了非线性回归预测模型;对船体上层建筑结构进行分析,分析了不同距离下龙骨受到的应力变化曲线,给出了船体单向压缩载荷曲线以及平均压力曲线。最后,对船体上层建筑噪声的振动进行预报。

“集散两用”船型的船体中部上层建筑振动特性分析

运输船的大型化虽然满足了运输要求,但也使船舶需要考虑的建造因素增多,船舶振动就是需要考虑的因素之一。上层建筑作为船体结构的主要构成部分,关系到船员的日常作息还有相关的仪器设备,船舶的振动会影响到船员的休息和健康、会干扰仪器的正常工作,甚至会影响上层建筑构件的使用寿命。某新型“集散两用”船既可以用作集装箱船,还可以用作散货船,结构特殊,其中1个上层建筑位于船体中部、2个大货舱口之间,其受船舶振动影响的可能性更大。为了避免船舶振动对该新型“集散两用”船的船中上层建筑造成不良影响,有必要用有限元分析法对其船中上层建筑进行振动特性分析,并对振动过强的区域采用可行的解决方案,提高船舶的稳性。