本文關鍵詞：基于強度分析的鵬龍輪風帆布置研究

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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業(yè)的當務之急。風力推進以其無污染、節(jié)油量高等優(yōu)點再次回到了人們的視線之中。船舶通過風帆利用風能輔助推進稱之為風帆助航技術,而安全問題是風帆助航技術實用化不可忽視的一個方面,因此對風帆助航船舶進行強度分析并以此設計優(yōu)化風帆的布置對于風帆助航技術實用化以及風帆助航船舶的設計具有重要意義。本文以一艘近海50000DWT散貨船“鵬龍”輪為目標船,主要研究內容有：針對目標船選取合適的風帆,通過風洞試驗獲得風帆的法向力系數,分析并計算風帆對船體的載荷,初步提出單帆、雙帆兩種風帆布置方案；利用MSC.Patran/Nastran有限元軟件,選取目標船安裝風帆區(qū)域的部分艙段內的主要構件建立三維有限元模型；按照中國船級社《國內航行海船建造規(guī)范》(2014)的要求選定計算工況、確定邊界條件,計算并施加載荷(在風帆載荷計算中,考慮了余量問題),對船體結構進行了有限元直接計算,并根據《規(guī)范》進行了強度校核；在強度分析的基礎上,對風帆布置方案進行優(yōu)化,并確定最終的“鵬龍輪”風帆布置方案。通過強度校核,單帆、雙帆兩種布置方案下的船體強度均符合規(guī)范要求,風帆對船體結構強度的主要影響區(qū)域為甲板。其中,單帆布置方案的應力余量達到7%以上,而雙帆布置方案的應力余量為8%以上,雙帆布置方案較為安全。針對強度分析結果,通過加大風帆距船體縱中軸線距離的方式對雙帆布置方案進行了相應優(yōu)化,優(yōu)化后最為危險的甲板處的應力余量達到了19%以上,風帆布置方案趨于完善,對于鵬龍輪實際的風帆安裝起到了指導作用。
【關鍵詞】：風帆助航 風帆布置 強度校核 有限元法 直接計算 優(yōu)化
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 國內外研究現狀11-20
• 1.2.1 風帆助航技術實用化研究現狀12-16
• 1.2.2 船體強度分析研究現狀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 風帆設計方案22-33
• 2.1 風帆的應用要求22
• 2.2 幾種風帆形式的對比22-26
• 2.2.1 翼型帆22-23
• 2.2.2 動力帆23-25
• 2.2.3 天帆25-26
• 2.2.4 帆型的選擇26
• 2.3 可收放式風翼設計方案26-32
• 2.3.1 主尺度設計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32-33
• 第3章 風帆力學模型及布置方案33-47
• 3.1 風帆空氣動力學特性研究33-37
• 3.1.1 風洞試驗33-36
• 3.1.2 風帆空氣動力學特性分析36-37
• 3.2 風帆力學模型37-45
• 3.2.1 風帆力學模型簡化37-39
• 3.2.2 最大彎矩載荷計算39-45
• 3.3 風帆布置方案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46-47
• 第4章 風帆船舶有限元模型建立47-58
• 4.1 MSC.Patran/Nastran簡介47-49
• 4.2 船體強度及校核要求49-52
• 4.2.1 船體強度49-51
• 4.2.2 散貨船直接計算要求51-52
• 4.3 實船資料52-54
• 4.3.1 目標船主尺度及主要參數52-53
• 4.3.2 目標船結構形式53-54
• 4.4 帆船舶實體建模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 網格劃分與材料參數賦值55-57
• 4.5 本章小結57-58
• 第5章 風帆船舶結構強度有限元分析58-84
• 5.1 計算工況與邊界條件58-59
• 5.2 載荷的計算與施加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 風帆載荷71-72
• 5.3 主要應力結果及屈服強度評估72-81
• 5.3.1 應力計算結果73-74
• 5.3.2 主要構件應力校核74-81
• 5.4 風帆布置方案優(yōu)化81-84
• 5.4.1 校核結果分析81-82
• 5.4.2 風帆布置優(yōu)化82-84
• 第6章 總結與展望84-86
• 6.1 總結84-85
• 6.2 展望85-86
• 參考文獻86-89
• 致謝89-90
• 作者簡介90

【引證文獻】

中國重要會議論文全文數據庫 前1條

1 杜秉洲;;淺談船舶廢氣排放的控制[A];2010年船舶防污染學術年會論文集[C];2010年

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本文編號：1013025