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原文传递江海直达船砰击弯矩研究

论文题名：	江海直达船砰击弯矩研究
关键词：	江海直达船;载荷试验;砰击弯矩;数值仿真
摘要：	江海直达船受内河航道条件限制，正在研发新一代江海直达船的型宽型深比B/D大于中国船级社现有规范上限值2.5，这意味着船型较为宽扁。这种超规范江海直达船研发面临很多新的挑战，其中一个就是砰击问题。　　本文采用模型试验、理论分析与数值仿真相结合的方法研究了超规范江海直达船在规则波浪中的砰击。试验测记了运动、砰击压力和波浪中的弯矩响应。按分步走方法仿真计算了某工况下的运动、砰击外载荷和砰击弯矩，并在此基础上对影响砰击的参数做了探索研究。主要研究和结论如下: 　　 (1)首先消化、理解和吸收国内外船舶砰击及相关理论的同时重点分析了传统切片计算剖面砰击水动压力之方法的不足。　　 (2)针对超规范江海直达船，进行波浪载荷试验。测试了船体运动、典型位置水动压力和船体结构在波浪中的弯矩响应。根据试验结果和分析，得到以下结论: 　　 a、对于B/D突破2.5的船体，在较小的砰击力作用下也可引起船艏明显的加速度突变和纵摇运动幅值的降低，所以砰击作用不容忽视。建议适当降低Ochi提出的底部砰击发生的临界速度取值。　　 b、超规范江海直达船的垂向刚度相对较柔，波激共振现象严重，设计时航速宜取低速，使遭遇波浪的频率避开主要的波激共振点。　　 c、江海直达船波激振动和砰击振动引起的动弯矩甚至超出静态方法计算所得的波浪弯矩。　　 (3)假定砰击不影响船体刚体运动的前提下，用分步走和软件联合仿真分析方法对超规范江海直达船的砰击问题进行数值仿真研究。在仿真研究中获得以下结论: 　　 a、运动仿真研究表明船体表面光洁度和加工误差对运动响应不会造成较大影响。　　 b、用传统的剖面切片计算砰击外载荷的方法不能真实反映船艏与波面的相互作用。剖面之间相互干扰对砰击载荷影响较大，航速对水动压力的贡献甚至不亚于垂向相对速度的贡献。　　 c、联合仿真方法在计算评估规则波浪中船舶砰击弯矩时是可行的。　　 (4)研究了重心高度、惯性半径、航速对砰击的影响，针对实验和仿真计算的工况研究了波高对砰击中垂附加弯矩的影响，研究得到以下结论: 　　 a、重心高度对砰击不会造成明显影响。航速和纵向惯性半径对砰击影响较大，同航速下惯性半径对纵向平面内的船波相对运动影响较大，且有一定峰值，不同航速下峰值对应的惯性半径不同，峰值大小各异。相对运动幅值的峰值与航速大致呈线性关系。最大峰值所对应的波长在船长的1.2倍附近。　　 b、波幅对砰击附加弯矩值影响较大，砰击附加弯矩随波幅增长而增大，但增长率随波幅增大而减小。
作者：	刘正国
专业：	海洋工程结构
导师：	吴卫国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文