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1.5万吨半潜船耐波性和浮态稳性研究

作　者: 莫瑞芳
导　师: 刘亚东
学　校: 上海交通大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 半潜船耐波性水动力稳性浮态三维势流理论
分类号: U674.941
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 209次
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内容摘要

半潜船是一种专门运输超大型结构件的特种船舶。船宽较大,主尺度比值跟常规船差别较大,因而具有其独特的船型特点。半潜船在载运大型货物时,整个船舶系统重心高,耐波性差,易受风浪打击。在以往的运输工程中,就曾多次发生翻沉事故。为了确保船舶和货物的安全,有必要对其水动力性能和运动响应进行分析,研究其在运输过程中的耐波性。此外,稳性对船舶的安全性有非常重要的影响,超大型结构件装载于承载甲板上,使整个船舶系统重心很高,对稳性极其不利。另外船舶主体含有大量压载水舱,其自由液面效应对船舶稳性有着重要的影响。因而其浮态稳性的状况,直接影响货物的营运安全及船公司的经营效益。本文以某1.5万吨半潜船为研究对象,首先对其在典型工况下的耐波性进行研究。借助软件SESAM,基于三维势流理论,对其零航速时在规则波中的水动力和运动响应进行了计算和分析。并结合半潜船实际航行的国内近海航区,对其在典型海况下的耐波性进行短期预报,计算其运动响应幅值、可能最大幅值以及甲板上浪概率。其次,对该半潜船在航行和半潜作业状态下进行浮态稳性研究。借助软件NAPA,先进行静水力计算,分析其浮态稳性特征,再计算极限重心高度曲线,评估其运载能力,并通过规范进行完整稳性衡准,最后分析影响稳性的因素和提出改善稳性的措施。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-24
  1.1 研究的背景和意义  8-9
  1.2 半潜船国内外发展概况  9-13
  1.3 理论研究综述  13-22
    1.3.1 浮体运动响应和波浪载荷理论研究综述  13-19
    1.3.2 稳性研究综述  19-22
  1.4 研究的内容和方法  22-24
第2章软件及船型介绍  24-33
  2.1 SESAM软件简介  24-27
    2.1.1 SESAM/Patran-Pre模块  25
    2.1.2 SESAM/WADAM模块  25-26
    2.1.3 SESAM/Postresp模块  26
    2.1.4 SESAM/HydroD模块  26-27
  2.2 NAPA软件简介  27-29
  2.3 半潜船船型简介  29-30
  2.4 软件的使用流程  30-33
第3章半潜船在规则波中的运动响应  33-44
  3.1 理论基础  33-37
    3.1.1 坐标系的建立  33-34
    3.1.2 入射波描述  34-35
    3.1.3 船舶在规则波中的运动方程  35
    3.1.4 基于三维势流理论的水动力计算  35-37
  3.2 半潜船流体动力模型的建立  37-38
  3.3 半潜船在规则波中水动力和运动响应的计算和分析  38-44
    3.3.1 横摇粘性阻尼线性化  38
    3.3.2 复原力矩线性化  38-39
    3.3.3 运动响应传递函数计算结果及分析  39-44
第4章半潜船在不规则波中的耐波性预报  44-53
  4.1 随机海浪理论  44
  4.2 波浪谱  44-49
    4.2.1 波能谱公式  46-48
    4.2.2 海浪方向谱  48-49
  4.3 传递函数  49
  4.4 响应函数  49
  4.5 短期预报与长期预报  49-50
  4.6 耐波性短期预报  50-53
    4.6.1 运动响应统计值  50-52
    4.6.2 甲板上浪的概率  52
    4.6.3 结论  52-53
第5章半潜船在航行和半潜作业状态下的浮态稳性研究  53-78
  5.1 半潜船模型的建立  53-54
    5.1.1 几何模型的建立  53
    5.1.2 船舶舱室的划分和属性定义  53-54
  5.2 静水力计算  54-55
  5.3 半潜船的稳性特点  55-59
    5.3.1 纵倾对稳性的影响  57-59
  5.4 航行及作业状态下的完整稳性要求  59-60
  5.5 极限重心高度曲线  60-61
  5.6 航行状态下的完整稳性衡准  61-72
    5.6.1 Load1 完整稳性衡准  61-64
    5.6.2 Load2 完整稳性衡准  64-67
    5.6.3 Load3 完整稳性衡准  67-69
    5.6.4 Load4 完整稳性衡准  69-72
  5.7 作业状态下的完整稳性横准  72-78
第6章总结与展望  78-80
  6.1 主要结论  78-79
  6.2 研究展望  79-80
参考文献  80-87
致谢  87-88
攻读硕士学位期间已发表论文  88-90

1.5万吨半潜船耐波性和浮态稳性研究

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