海上风电运维双体船减摇方法研究

发布时间：2020-10-09 00:41

　　在世界新能源发展趋势迅猛的国际背景下,全球海上风电场规模在不断扩大。因而,对风电运维船性能的需求和耐波性能要求也越来越高。本文基于风电运维双体船横纵摇耦合性能,通过对双体船的片体进行改型设计、采用加装简易减摇装置的方法,进一步改善运维船的适航性、工作人员的不适感以及双体船水动力性能。根据海上风电场的环境要求以及风电运维双体船的使用及性能要求,将常规双体船片体首端位置改变成半潜首SSB形式。在确定半潜首的位置参数以及大小的基础上,对半潜首弦线角度以及最大横剖面处的长短轴比进行改变,确立了包括原船型在内的10种船型方案,并运用船舶设计软件NAPA对10种方案的双体船进行船模建立。运用水动力分析软件AQWA对船舶停泊以及航行两种工况下进行横、纵摇性能分析及船首船尾处的横纵摇耦合升沉幅值和线加速度数值分析,并结合双体船减摇的使用要求,确立了方案8为最优船型方案。针对基础船型方案和加装喷水减摇装置的方案,分别运用AQWA-DRIFT模块对横摇和纵摇幅值进行计算,并进行对比分析,以此验证喷水减摇装置的有效性。本文的研究将为海上风电运维双体船船型耐波性能的改善和喷水减摇装置的相关研究提供了一定的参考。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM614;U674.951
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章绪论
    1.1 选题的理论意义和实用价值
        1.1.1 海上风电发展与运维需求
        1.1.2 运维船现状及存在问题
        1.1.3 选题的意义和价值
    1.2 本课题在国内、外研究现状及发展趋势
        1.2.1 高性能双体船的研究现状
        1.2.2 船舶横摇和纵摇研究现状
        1.2.3 船舶减摇方法现状及发展趋势
    1.3 课题研究内容与创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 创新点
第2章运动响应研究的基本理论及方法
    2.1 规则波中船舶运动
        2.1.1 基本假定
        2.1.2 船舶在规则波中的运动
        2.1.3 控制方程及边界条件
        2.1.4 船体表面波动压力
    2.2 随机不规则波中的船舶运动
        2.2.1 基本方程及其边界条件
        2.2.2 波浪理论
        2.2.3 格林函数
    2.3 水动力计算分析理论
        2.3.1 附加质量和阻尼系数
        2.3.2 一阶波激力
第3章双体船片体形状方案设计
    3.1 基本船型概述
        3.1.1 主要要素、型线简介
        3.1.2 常规双体船几何模型的建立
    3.2 片体局部几何形状设计
        3.2.1 设计方案构思
        3.2.2 方案设计原则
        3.2.3 设计方案模型生成
    3.3 本章小结
第4章风电运维双体船的横纵摇性能分析
    4.1 计算参数的确定
        4.1.1 计算模型
        4.1.2 质量质心、惯性矩
        4.1.3 环境工况参数
    4.2 基于AQWA-LINE横摇和纵摇性能分析
        4.2.1 各方案在停泊状态下的横摇和纵摇性能分析
        4.2.2 各方案在航行状态下的横摇和纵摇性能分析
    4.3 横纵摇耦合方法与结果分析
        4.3.1 横纵摇耦合预报方法
        4.3.2 各方案在停泊状态下横纵摇耦合性能结果分析
        4.3.3 各方案在航行状态下横纵摇耦合性能结果分析
    4.4 本章小结
第5章喷水减摇装置及其耦合运动响应仿真分析
    5.1 喷水减摇装置减摇原理以及构成
        5.1.1 喷水减摇装置减摇原理
        5.1.2 喷水减摇装置构成
    5.2 耦合运动响应仿真与分析
        5.2.1 仿真方法研究
        5.2.2 喷水装置作用力矩大小及作用周期
        5.2.3 停泊时喷水缓和横摇和纵摇的仿真效果
    5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
附录
攻读硕士期间发表的论文
攻读硕士期间授权的专利
致谢

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