本文關(guān)鍵詞：基于強(qiáng)度分析的鵬龍輪風(fēng)帆布置研究

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【摘要】：近年來,隨著世界性的能源短缺和環(huán)境污染,如何解決節(jié)能減排的難題亦成為了航運(yùn)業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。風(fēng)力推進(jìn)以其無污染、節(jié)油量高等優(yōu)點(diǎn)再次回到了人們的視線之中。船舶通過風(fēng)帆利用風(fēng)能輔助推進(jìn)稱之為風(fēng)帆助航技術(shù),而安全問題是風(fēng)帆助航技術(shù)實(shí)用化不可忽視的一個(gè)方面,因此對(duì)風(fēng)帆助航船舶進(jìn)行強(qiáng)度分析并以此設(shè)計(jì)優(yōu)化風(fēng)帆的布置對(duì)于風(fēng)帆助航技術(shù)實(shí)用化以及風(fēng)帆助航船舶的設(shè)計(jì)具有重要意義。本文以一艘近海50000DWT散貨船“鵬龍”輪為目標(biāo)船,主要研究內(nèi)容有：針對(duì)目標(biāo)船選取合適的風(fēng)帆,通過風(fēng)洞試驗(yàn)獲得風(fēng)帆的法向力系數(shù),分析并計(jì)算風(fēng)帆對(duì)船體的載荷,初步提出單帆、雙帆兩種風(fēng)帆布置方案；利用MSC.Patran/Nastran有限元軟件,選取目標(biāo)船安裝風(fēng)帆區(qū)域的部分艙段內(nèi)的主要構(gòu)件建立三維有限元模型；按照中國船級(jí)社《國內(nèi)航行海船建造規(guī)范》(2014)的要求選定計(jì)算工況、確定邊界條件,計(jì)算并施加載荷(在風(fēng)帆載荷計(jì)算中,考慮了余量問題),對(duì)船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元直接計(jì)算,并根據(jù)《規(guī)范》進(jìn)行了強(qiáng)度校核；在強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上,對(duì)風(fēng)帆布置方案進(jìn)行優(yōu)化,并確定最終的“鵬龍輪”風(fēng)帆布置方案。通過強(qiáng)度校核,單帆、雙帆兩種布置方案下的船體強(qiáng)度均符合規(guī)范要求,風(fēng)帆對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要影響區(qū)域?yàn)榧装�。其�?單帆布置方案的應(yīng)力余量達(dá)到7%以上,而雙帆布置方案的應(yīng)力余量為8%以上,雙帆布置方案較為安全。針對(duì)強(qiáng)度分析結(jié)果,通過加大風(fēng)帆距船體縱中軸線距離的方式對(duì)雙帆布置方案進(jìn)行了相應(yīng)優(yōu)化,優(yōu)化后最為危險(xiǎn)的甲板處的應(yīng)力余量達(dá)到了19%以上,風(fēng)帆布置方案趨于完善,對(duì)于鵬龍輪實(shí)際的風(fēng)帆安裝起到了指導(dǎo)作用。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)帆助航 風(fēng)帆布置 強(qiáng)度校核 有限元法 直接計(jì)算 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U664.31
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 風(fēng)帆助航技術(shù)實(shí)用化研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.2 船體強(qiáng)度分析研究現(xiàn)狀16-20
• 1.3 課題研究目的及意義20-21
• 1.4 論文主要工作21-22
• 第2章 風(fēng)帆設(shè)計(jì)方案22-33
• 2.1 風(fēng)帆的應(yīng)用要求22
• 2.2 幾種風(fēng)帆形式的對(duì)比22-26
• 2.2.1 翼型帆22-23
• 2.2.2 動(dòng)力帆23-25
• 2.2.3 天帆25-26
• 2.2.4 帆型的選擇26
• 2.3 可收放式風(fēng)翼設(shè)計(jì)方案26-32
• 2.3.1 主尺度設(shè)計(jì)27-29
• 2.3.2 翼型的選擇29-30
• 2.3.3 組合與收放方式30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 風(fēng)帆力學(xué)模型及布置方案33-47
• 3.1 風(fēng)帆空氣動(dòng)力學(xué)特性研究33-37
• 3.1.1 風(fēng)洞試驗(yàn)33-36
• 3.1.2 風(fēng)帆空氣動(dòng)力學(xué)特性分析36-37
• 3.2 風(fēng)帆力學(xué)模型37-45
• 3.2.1 風(fēng)帆力學(xué)模型簡化37-39
• 3.2.2 最大彎矩載荷計(jì)算39-45
• 3.3 風(fēng)帆布置方案45-46
• 3.3.1 單帆布置方案45-46
• 3.3.2 雙帆布置方案46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 風(fēng)帆船舶有限元模型建立47-58
• 4.1 MSC.Patran/Nastran簡介47-49
• 4.2 船體強(qiáng)度及校核要求49-52
• 4.2.1 船體強(qiáng)度49-51
• 4.2.2 散貨船直接計(jì)算要求51-52
• 4.3 實(shí)船資料52-54
• 4.3.1 目標(biāo)船主尺度及主要參數(shù)52-53
• 4.3.2 目標(biāo)船結(jié)構(gòu)形式53-54
• 4.4 帆船舶實(shí)體建模54-57
• 4.4.1 建模區(qū)域選擇54-55
• 4.4.2 幾何模型的建立55
• 4.4.3 網(wǎng)格劃分與材料參數(shù)賦值55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第5章 風(fēng)帆船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析58-84
• 5.1 計(jì)算工況與邊界條件58-59
• 5.2 載荷的計(jì)算與施加59-72
• 5.2.1 貨物壓力59-66
• 5.2.2 舷外水壓力66-69
• 5.2.3 端面彎矩69-71
• 5.2.4 風(fēng)帆載荷71-72
• 5.3 主要應(yīng)力結(jié)果及屈服強(qiáng)度評(píng)估72-81
• 5.3.1 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果73-74
• 5.3.2 主要構(gòu)件應(yīng)力校核74-81
• 5.4 風(fēng)帆布置方案優(yōu)化81-84
• 5.4.1 校核結(jié)果分析81-82
• 5.4.2 風(fēng)帆布置優(yōu)化82-84
• 第6章 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 總結(jié)84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89
• 致謝89-90
• 作者簡介90

【引證文獻(xiàn)】

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 杜秉洲;;淺談船舶廢氣排放的控制[A];2010年船舶防污染學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

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本文編號(hào)：1013025