海上风电吊装船吊装作业过程中结构损伤安全研究
本文关键词: 风电吊装船 碰撞冲击 有限元 数值仿真 结构损伤 出处:《江苏科技大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着风电行业的迅速发展,海上风电吊装船日渐成为重要的新型海洋工程船舶,它集运输船及自升平台的多种功能于一身,包括运输、吊装、升降、安装等功能。海上风电吊装船在作业时面对海上极其复杂的作业环境,风电吊装船在工作时可能会遇到各种意外情况。本文就风电吊装船意外碰撞塔筒及吊装作业时机舱意外坠落对船体可能造成的损伤情况进行分析计算,为该船型的设计及吊装作业安全提供参考。本论文主要研究工作和成果如下:(1)针对海上风电吊装船作业过程中可能涉及的结构损伤风险进行分析,提出了风电船结构安全研究主要范围;选择MSC.Dytran软件,建立了海上风电吊装船有限元模型,开展结构安全研究。(2)分析了风电吊装船在风电场内的风电基桩附近航行和作业时,存在风浪诱导或人为操作失误而导致与风电基桩发生侧向碰撞的风险。以目标船为算例,利用软件模拟了船舶以不同速度侧向(90°及45°)低速碰撞风电基桩,得到了撞击中能量转换和吸收情况,及船体的结构变形和损伤过程,获得了可能造成船舶损伤的速度范围。其成果可供设计人员和驾驶人员参考。(3)分析了风电机组吊装作业过程中,存在因操作失误或其他因素意外吊重坠落而导致风电机组及船体结构损伤的风险。文章以风机中最大的部件机舱为吊装物,模拟了不同速度下意外坠落对船体结构的冲击,得到了对船体造成结构损伤和破坏的情况及能量转换吸收曲线,获得了机舱下落导致船体结构屈服强度产生塑性变形和结构发生破损的临界速度。(4)文章模拟了吊车以不同速度下放重物,对船体结构的冲击和影响,提出了风电机组安全下放速度的限制,其研究结果可以用于指导船型的结构设计和安全吊装作业;在此基础上提出了原有船体结构加强和缓冲措施。分别模拟了在船体强肋位处加装支柱及在甲板铺设橡胶的抗冲击情况,并比较了增加支柱提高船体结构抗冲击能力与橡胶吸能减缓冲击的效果;橡胶缓冲效果更佳。本文计算结果及研究方法也可为其他船舶或结构物的碰撞提供一定的参考及借鉴作用。
[Abstract]:With the rapid development of wind power industry, offshore wind power hoisting ship has become an important new type of marine engineering ship. It integrates the various functions of transport ship and self-elevating platform, including transportation, hoisting and lifting. Installation and other functions. Offshore wind power hoisting ship in the operation of the extremely complex operating environment. Wind power hoisting ship may encounter a variety of accidents in operation. This paper analyzes and calculates the possible damage to the hull caused by accidental impact of wind power hoisting ship and cabin accident fall during hoisting operation. This paper provides a reference for the design of the ship and the safety of hoisting operation. The main research work and results of this paper are as follows: 1) to analyze the risk of structural damage that may be involved in the operation of offshore wind power hoisting ship. The main research scope of wind ship structure safety is put forward. The finite element model of offshore wind power hoisting ship is established by using MSC.Dytran software. The structural safety research is carried out. The navigation and operation of wind power hoisting ship near wind power foundation pile in wind farm are analyzed. There is the risk of wind wave induction or human error in operation which results in lateral collision with wind power foundation pile. The target ship is taken as an example. In this paper, the wind power piles with different velocity lateral direction 90 掳and 45 掳are simulated by software. The energy transfer and absorption during the impact, as well as the deformation and damage process of the hull structure are obtained. The speed range of ship damage is obtained. The results can be used as reference for designers and drivers to analyze the hoisting process of wind turbine units. There is the risk of wind turbine and hull structure damage caused by operation error or other factors. In this paper, the engine room, the largest part in the fan, is used as hoisting material. The impact of accidental fall on the hull structure at different speeds is simulated. The damage and damage to the hull structure and the energy transfer absorption curve are obtained. The critical velocity of plastic deformation and structural damage caused by the drop of engine room is obtained. The paper simulates the impact and influence of the crane to the hull structure by lowering the weight at different speeds. The limitation of safe down-speed of wind turbine is put forward. The research results can be used to guide the structural design of ship form and the safe hoisting operation. On this basis, the strengthening and cushioning measures of the original hull structure are put forward, and the impact resistance of the hull stiffener and the rubber laid on the deck are simulated respectively. The effects of increasing the impact resistance of hull structure and reducing the impact by rubber energy absorption are compared. The results and research methods of this paper can also provide some reference for the collision of other ships or structures.
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U661.4
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,本文编号:1485221
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