半潜船振动特性分析

论文摘要

随着国际贸易的不断增长,世界各国已经不满足于传统的小型货物运输,开始发展能够运送大型结构物的运输船——半潜船。半潜船是一种新型船舶,不但能够运送超大型货物和工业机械,还可以铺设海底管道,作为临时码头。与其他类型船舶相比,半潜船具有工况复杂、船舶结构特殊的特点。由于半潜船所要运输的货物非常庞大和不规则,需要提供大面积货物承载甲板,因此半潜船的主尺度比值和传统的运输船有很大的差别。另外半潜船的工况十分复杂,不但有传统运输船舶空载和设计吃水的载况而且还有下潜状态的载况。对于普通船的振动预报研究已经很常见,研究的理论和方法已经十分成熟。对于传统的船体附加水质量计算一般都是采用刘易斯(F W Lewis)方法,但是由于半潜船下潜载况比较特殊,所以就需要应用流固耦合的数值计算方法。本文根据源汇分布法理论公式,编制了FORTRAN语言程序。首先应用编制的程序计算了两个算例验证了其准确性、可靠性和收敛性,然后计算了某半潜船实船各站垂向振动附加水质量。本文中应用全船三维有限元模型来计算某半潜船实船总体垂向振动固有频率,将各站垂向振动附加水质量按照改变构件密度,保持重心不变的方式加到半潜船模型中。本文探讨分析了半潜船的船型特点和国内外的研究发展状况,总结了半潜船的研究热点和发展方向。介绍了目前常用的附加质量计算方法、相关理论和各自的适用条件并加以比较。本文利用Patran软件建立某半潜船有限元模型,应用Nastran软件的Lanczos方法计算此半潜船在不同载况下船舶总体垂向振动各阶模态。将计算得到的各载况下固有频率与该船主机和螺旋桨激励频率进行比较得出此半潜船振动性能良好。本文对于半潜船振动设计预报及附连水质量计算具有一定的参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 半潜船简介
• 1.2 国内外研究概况及发展趋势
• 1.3 本文的主要工作
• 2 源汇分布法计算附连水质量理论在半潜船总体振动中的应用
• 2.1 附连水质量对半潜船总振动的影响
• 2.2 刘易斯（F W Lewis）理论计算附加水质量简介
• 2.3 源汇布法计算船体附加水质量理论
• 2.3.1 数值计算方法
• 2.4 源汇分布法程序验证
• 3 船体总振动固有频率估算
• 3.1 船体总振动类型
• 3.2 船体总振动固有频率的近似计算
• 3.2.1 英国船舶研究协会（BSRA）推荐的相似法
• 3.2.2 希列克（O Schlick）公式
• 3.2.3 陶德（F H Todd）公式
• 3.2.4 国内的适合我国海船的估算公式
• 4 应用Lanczos方法对半潜船进行模态分析概述
• 5 半潜船全船三维有限元模型的分析方法
• 5.1 CAE技术和有限元计算在船舶设计领域的重要性
• 5.2 Nastran软件介绍
• 5.3 半潜船全船三维有限元方法
• 6 半潜船实例
• 6.1 "发展之路"号半潜船简介
• 6.2 "发展之路"号半潜船干模态振动分析
• 6.3 "发展之路"号半潜船压载吃水状态下结构振动模态分析
• 6.4 "发展之路"号半潜船设计吃水状态下结构振动模态分析
• 6.5 "发展之路"号半潜船下潜状态下结构振动模态分析
• 6.6 "发展之路"号半潜船振动模态分析总结
• 7. 工作总结与展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢