双体风电场维护船的结构设计及结构强度研究

发布时间：2017-08-07 08:30

  本文关键词：双体风电场维护船的结构设计及结构强度研究

  更多相关文章： 风电维护船 结构设计 结构强度 有限元 双体船

【摘要】：能源供应压力加大，环境问题突出，海上风电产业发展已经纳入到国家有关规划中。对于海上风电场，尤其到达深水地区的机组进行维护工作就非常不便，运行风险也非常大。在海上风电高速发展的情况下，风电维护船的需求会越来越大，设计并建造适合风电维护的船舶也就成为风电维护亟待解决的问题。 双体船型由于具有速度高、良好的稳性和耐波性、灵活的操纵性和机动性等优点，比较适宜用作风电维护工作。双体船的型宽较大，长宽比较小，，故一般而言总纵强度易于保证。当双体船遭遇横浪或斜浪时，双体船将出现横向弯曲或扭转，连接桥要承受巨大的横向弯矩及扭矩。其横向强度及扭转强度是结构设计的技术关键，如何较为准确地确定连接桥的横向弯矩及扭矩，并保证足够的强度是至关重要的。 本论文以一艘海上双体风电维护船为研究对象，根据总体布置对其进行结构设计。参考实船资料和规范建议，拟定了两种不同结构型式的设计方案，即混合骨架式和全横骨架式方案，分别进行结构设计，设绘基本结构图和典型横剖面图。计算其载荷，并对双体船连接桥的强度进行理论计算。 采用软件MSC.Patran/Nastran建立全船结构有限元模型，对双体船所受的纵向弯矩、横向弯矩及扭矩载荷组合下的13种工况进行计算和分析，得到全船详细的应力、变形分布情况。计算结果分析表明，两种结构型式应力水平相当，但全横骨架式质量较轻，在骨架型式选择时可以选择全横骨架式型式。对于不满足强度要求的连接桥部位，对其结构进行适当调整，重新进行有限元计算，结果表明调整方案满足有限元强度要求。 本文所获的研究成果及得出的一些结论，对该类船型的结构设计与优化具有一定的参考价值，为今后海上小型双体船结构强度分析提供参考依据。
【关键词】：风电维护船 结构设计 结构强度 有限元 双体船
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.3
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 选题的理论意义和实用价值12-14
• 1.2 国内外研究现状和发展趋势14-19
• 1.2.1 船体结构设计现状14-15
• 1.2.2 波浪载荷研究现状15-17
• 1.2.3 结构强度研究现状17-18
• 1.2.4 双体船结构强度研究现状18-19
• 1.3 论文的主要研究内容19-20
• 第2章 结构设计和结构强度理论简述20-25
• 2.1 结构规范设计20
• 2.2 结构强度计算原理20-22
• 2.2.1 船体结构强度理论20-21
• 2.2.2 双体船载荷概述21-22
• 2.3 有限元理论22-24
• 2.3.1 有限元方法基本原理23-24
• 2.3.2 有限元软件介绍24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 双体船结构设计25-41
• 3.1 双体船结构方案构思25-27
• 3.1.1 双体船结构特点25-26
• 3.1.2 维护船结构方案26-27
• 3.2 维护船结构设计27-40
• 3.2.1 总布置及主要要素27-28
• 3.2.2 结构规范计算28-38
• 3.2.3 基本结构和典型横剖面图38-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 双体船载荷及强度计算41-51
• 4.1 总体载荷计算41-45
• 4.1.1 CCS 规范计算41-42
• 4.1.2 Scott 法计算42-43
• 4.1.3 伏罗洛夫法计算43-44
• 4.1.4 计算结果比较44-45
• 4.2 双体船强度计算45-50
• 4.2.1 横向强度计算45-47
• 4.2.2 扭转计算47-50
• 4.3 本章小结50-51
• 第5章 双体船结构强度有限元分析51-74
• 5.1 全船有限元模型51-54
• 5.1.1 坐标系定义51
• 5.1.2 有限元单元划分51-52
• 5.1.3 有限元模型52-54
• 5.1.4 模型质量54
• 5.2 载荷及载荷施加54-56
• 5.2.1 总纵弯曲55
• 5.2.2 总横弯曲55-56
• 5.2.3 扭转56
• 5.3 工况组合及边界条件56-58
• 5.3.1 工况组合56-57
• 5.3.2 边界条件57-58
• 5.4 双体船强度有限元计算58-64
• 5.4.1 总强度许用应力58
• 5.4.2 总强度计算结果58-60
• 5.4.3 应力校核及分析60-64
• 5.5 连接桥结构方案调整及分析比较64-70
• 5.5.1 连接桥结构方案调整64-67
• 5.5.2 调整方案强度计算67-68
• 5.5.3 应力校核及分析68-70
• 5.6 连接桥抨击计算70-73
• 5.6.1 CCS 高速船抨击载荷计算公式71
• 5.6.2 连接桥抨击有限元计算71-73
• 5.7 小结73-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 附录80-90
• 攻读硕士学位期间发表学术论文90-92
• 致谢92-93
• 详细摘要93-98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 邱强;船舶波浪与砰击载荷的理性预报方法[J];船舶力学;2002年01期

2 汪雪良;顾学康;;穿浪双体船总体设计载荷研究[J];船舶力学;2010年Z1期

3 王洪乙,高新华;穿浪双体船横弯矩计算方法研究[J];舰船科学技术;2004年04期

4 汪雪良;顾学康;祁恩荣;胡嘉骏;;船舶波浪载荷预报方法和模型试验研究综述[J];舰船科学技术;2008年06期

5 王洪乙;高新华;张艳;左文锵;;穿浪双体船纵向扭矩计算方法研究[J];中国舰船研究;2006年Z1期

6 刘应群;郑荣军;;我国双体船结构型式及结构特征参数分析[J];武汉水运工程学院学报;1992年03期

7 吴小平;;基于切片理论的波浪载荷直接计算[J];上海造船;2010年04期

8 郭越;王占坤;;中欧海上风电产业发展比较[J];中外能源;2011年03期

本文编号：633733