潜艇高压气吹除主压载水舱应急挽回的运动规律和控制策略

针对潜艇高压气吹除压载水舱应急挽回姿态控制难题,以吹除高压气和压载水舱中压力气体为研究对象,推导并构建了高压气吹除和压载水舱解除气压数理模型。结合潜艇应急挽回数学模型,对潜艇发生破损进水事故的应急挽回过程进行数值仿真,分析了某潜艇事故采取3种不同挽回方案条件下潜艇运动姿态变化规律。研究结果表明:所构建的数理模型能较好描述潜艇应急挽回姿态变化规律,为潜艇应急挽回运动规律预报、潜艇运动状态实时评估和姿态控制方案制定提供理论依据和技术支持。

基于CFD的主压载水舱吹除仿真与试验验证

采用CFD方法对压缩空气吹除主压载水舱过程进行仿真,同时开展水舱吹除等比模型试验,验证了两种湍流模型的预报准确性。在此基础上,着重研究水舱气液两相流动过程以及舱内气体压力动态变化特性,分析气源压力、通海孔面积对吹除的影响。研究发现:两种湍流模型均可以较好地预测水舱吹除过程,其中,Realizable k-ε模型对气瓶气体压力的预测与试验吻合更好;SST k-ω模型对于水舱中气体压力的预测与试验相对较为接近。通海孔面积增加可以显著减弱水舱气体积压,在气源压力为2.16 MPa、5.04 MPa和8.16 MPa时,通海孔面积增大5.14倍,试验测得的水舱峰压分别减少51.13%、59.90%和64.82%,仿真得到的水舱峰压分别减少50.44%、57.30%和60.02%。在吹除后期,有压缩空气从通海孔溢出,舱内气体压力迅速下降,可以此作为解除吹除的判据。

压载水舱吹除系统模型构建及仿真分析

采用理论分析与工程算法相结合的方法,建立了救生钟压载水舱吹除数理模型,并结合水池试验数据对模型进行了验证,在此基础上利用模型针对压载水舱吹除系统的不同工况展开仿真分析,进而对吹除过程中的影响因素进行研究。

某油田FPSO压载水舱内壁腐蚀原因分析

经现场调研,某油田FPSO压载水舱内壁发生涂层失效与腐蚀现象,且涂层剥落及腐蚀情况发生在局部典型位置。为了总结涂层失效及腐蚀发生规律,并对典型位置开展腐蚀原因分析,通过对2S与3FS两个压载舱室进行宏观分析、涂层厚度检测、壁厚测量等方法进行检测分析。结果表明,两个舱室的涂层剥落及腐蚀现象存在共性问题,舱室第2~6层分段合拢口焊缝附近、龙骨附近涂层剥落及腐蚀较为严重,与现场涂装质量及海水浸入工况有关;压载水舱与油舱侧相邻壁板局部腐蚀较多,主要原因是油舱侧壁板温度较高,氧腐蚀加快造成的。由于涂层剥落及腐蚀在局部发生,失效隐患主要是腐蚀穿孔,建议后期制定合理的施工维修作业规程,及时恢复防腐涂层,根据涂装规格书的要求,严格控制涂层施工质量。

潜艇高压气吹除主压载水舱系统实验研究

为了验证推导建立的高压气吹除主压载水舱数理模型的准确性和合理性,设计了潜艇高压气吹除主压载水舱小比例模型,进行了不同模式下高压气吹除压载水舱小比例模型原理实验,得到了高压气吹除压载水舱排水性能以及吹除过程中主要性能参数变化情况,并分析了影响高压气吹除效率的各种因素.对比验证实验结果与建立的高压气吹除数理模型仿真结果表明,通过热力学方法建立数理模型中部分假设和简化是合理的,该模型能对压载水舱吹除过程进行正确表述.

潜艇高压气吹除主压载水舱过程的数值模拟

采用结构化六面体网格对主压载水舱内部流场进行离散化,基于FLUENT流体计算软件,应用VOF两相流模型,对10 m及20 m水深时高压气吹除主压载水舱过程进行了数值模拟,研究了气液两相界面的形成及生长过程,深入分析了水舱排水速率的变化规律,并针对压载水的残留现象提出了实际操艇过程中需要注意的问题。仿真结果与现有文献中实体模型的实验结果吻合较好,均揭示了吹除过程中水舱内部压力及排水速率的波动现象,验证了数值模拟方法的准确性和有效性。为与实际情况相符,还提出了针对入口及出口边界条件的改进方案。

潜艇高压气吹除主压载水舱排水模型研究

在部分假设基础上,分析了潜艇高压气吹除压载水舱过程中舱内气体和海水等参数的变化特征,利用体积变化法和伯努利公式计算法建立了高压气吹除压载水舱排水模型,并通过算例验证了所建模型的准确性,结果表明:所建立的数理模型中部分假设和简化是合理的,能正确描述高压气吹除压载水舱排水过程。

潜艇主压载水舱高压气吹除系统数学模型

通过对潜艇主压载水舱高压气吹除系统物理模型进行合理简化,建立了主压载水舱高压气吹除过程的数学模型,并进行了仿真计算。仿真计算结果与实艇操纵情况基本吻合,说明本文所建立的数学模型是可行的。它为研究潜艇主压载水舱应急吹除时的运动规律和操纵控制方法提供了条件。

基于CFD的潜艇高压气吹除主压载水舱系统模拟

高压气吹除主压载水舱是潜艇舱室进水情况下最有效的应急挽回手段之一。由于高压气吹除时压载水舱中剧烈的气液混合流动,导致建立的理论模型有一定局限性。本文通过CFD中两相流VOF模型对高压气吹除压载水舱的动态过程进行仿真,分析吹除过程中压载水舱中气-液混合现象、压力变化情况及压载水舱排水速率等特点,以验证高压气吹除压载水舱的理论模型。

基于VOF模型的潜艇主压载水舱吹除特性数值模拟

为准确掌握高压气应急吹除主压载水舱过程中气-水间的相互作用规律,基于RANS方法和VOF两相流模型对实尺度模拟主压载水舱的高压气吹除特性开展了数值仿真研究,分析了入口压力与出口背压分别对入射高压气体质量流量、主压载水舱排水速率以及水舱上部气压分布的影响,揭示了水舱内气水界面的生成与发展规律。仿真结果表明:应急吹除时主压载水舱排水速率呈现先波动后趋于稳定的变化规律,且水舱的内外压差始终在其耐压范围之内。研究结论可为潜艇指挥员紧急情况下果断采取应急吹除或短路吹除措施提供理论依据。

潜艇高压气吹除主压载水舱系统模型研究

潜艇发生舵卡和舱室进水事故后,最有效的方法是通过吹除主压载水舱获取正浮力和校正力矩来挽回潜艇,高压气吹除主压载水舱模型建立的准确与否直接关系到潜艇挽回成功与否。因此,有必要开展高压气吹除主压载水舱模型研究。本文分析了潜艇高压气吹除主压载水舱物理模型特征,建立了高压气吹除主压载水舱短路吹除和常规吹除模型,并进行了仿真计算,为开展物理模型实验提供理论依据。结果表明,拉瓦尔喷管流量模型比较适用,压载水舱的排水量主要取决于高压气吹除率和高压气吹除使用方式,相同条件下某型潜艇高压气吹除系统短路吹除的排水量是常规吹除的2倍多。

潜艇高压气吹除主压载水舱研究综述

采用高压气吹除主压载水舱是潜艇发生通海管路破损或高速航行尾卡大的下潜舵角时,最有效的挽回控制手段,因此,高压气系统对潜艇的安全航行具有举足轻重的作用。本文综述目前潜艇高压气吹除主压载水舱研究领域的进展情况、存在的问题和下一步应重点突破的方向,对潜艇高压气系统总体设计、高压气系统的合理使用、潜艇高压气吹除挽回控制等方面都具有指导意义。

灵便型无压载水舱散货船船型开发与研究

将双尾鳍艉型与单一结构船身结合,开发出满足无压载水舱要求的、可行的灵便型散货船船型,解决灵便型散货船压载水带来的种种问题;同时利用由DNV开发的Wasim软件进行耐波性的计算和分析。

大型油轮压载水舱泥沙淤积试验研究

大型油轮进入多沙水域,停泊港口置换压载舱水时,舱内泥沙沉积于压载水舱底部,很难清淤。将压载水舱分隔为边舱和底舱,以边舱作为泥沙沉淀舱,泥沙沉淀后较清水体流入底舱,是治理压载水舱泥沙淤积的一种新方法。以舟山地区多沙水域为背景,建立了大型油轮压载水舱边舱正态水沙模型,提出了压载水舱不同结构形式下的压舱水流动方法,通过多组次试验,分析了油轮压载水舱泥沙的淤积过程和沉积规律,优选了压载水舱泥沙落淤最佳结构方案。研究结果表明:通过油轮压载水舱边舱沉淀泥沙的方法,能使压载水中约80%的泥沙落淤,仅20%左右泥沙进入底舱。该模型试验为国内首次大比尺船舶压载水舱泥沙淤积试验,可为大型油轮、船舶压载水舱泥沙治理提供新的途径。

潜艇高压气吹除压载水舱系统试验与仿真

分析了潜艇高压气吹除压载水舱物理模型特征,建立了高压气吹除压载水舱常规吹除理论模型。应用FLUENT软件中大涡模拟两相流VOF模型对处于理想气体状态的高压气吹除压载水舱过程进行了非定常仿真,分析了常规吹除中出水口流速和压载水舱中气-液体积变化,并与潜艇自航模试验数据进行比较,验证了高压气吹除压载水舱的理论模型。

无压载水舱船舶的研究进展

为了保证船舶空载时的平衡和稳性,船舶需要装载压载水航行,以达到降低船舶重心的目的。但是,压载水舱的海水排放出去,会造成海洋生态污染。为了彻底解决压载水带来非本土水生物种的问题,最近几年国外科研人员提出了具有创新思想的无压载水舱船舶概念。本文介绍了这一新技术的研究概况,希望有助于国内无压载水舱船舶的研究以及设计开发。

高压气体应急吹除潜艇压载水舱的气动力计算

本文从确定空气消耗量和在一定空气消耗量的情况下确定所吹除的容积两方面,介绍了高压空气应急吹除潜艇压载水舱的气动力计算方法;系统地论述了火药燃气应急吹除潜艇压载水舱的气动力计算,并给出了燃气吹除过程的基本方程式。总结了国内外有关应急吹除压载水舱的理论研究和试验结果,给出了比较完整的动态计算方法。

坞门压载水舱排水系统优化设计分析

本文介绍了坞门压载水舱排水系统现状,分析了原设计存在的问题以及对正常生产运行产生的影响,并提出优化设计方案,包括排水泵出口加装压力表,互换减振器和单向阀的位置,将排水泵的密封方式由普通密封改为集装式密封,动、静环由石墨对碳化硅改为硬质合金对碳化硅或继续使用普通机械密封加辅助冲洗系统。

超大型油船压载水舱分舱的优化研究

通过对国际船级社协会(IACS)URS11规范和其最新建议案的研究,结合已有VLCC船压载水舱分舱布置型式的分析,提出一种符合URS11最新要求的VLCC压载水舱分舱的优化方案,以达到降低船体设计最大中拱静水弯矩的目的。

不同主压载水舱状态下的双层圆柱壳冲击响应分析

对潜艇结构冲击响应(压力)的分析可以评价结构的抗冲击能力并为提高结构抗冲击性能提供依据。以双层圆柱壳为基础,建立有限元模型。利用仿真算法计算当双层圆柱壳结构在主压载水舱状态改变时,耐压壳与非耐压壳的压力响应,并对压力响应进行了分析。通过数据分析表明:主压载水舱的状态对潜艇主要结构响应有很大影响,尤其是对耐压壳、非耐压壳的压力响应及冲击波过后结构响应的衰减方式、频率都有明显影响。