多模块超大型浮体构型与连接器载荷研究

发布时间：2020-06-29 05:54

【摘要】：连接器是多模块超大型浮体结构系统中十分重要但又是最薄弱的环节,在海上波浪力的作用下,总长度千米等级的铰接式多模块超大型浮体连接器所承受的载荷十分巨大,在中高等级波浪下就可达到万吨量级,这无论是对连接器本身的设计还是安装连接器的平台基座结构的设计都是一种巨大的挑战。研究发现,对采用铰链式连接器将多模块串联而成的超大型浮体,连接器中的最大载荷来自作用于浮体上的水动力所引起的结构横向弯矩,而且模块越多载荷越大。本文通过对浮体模块水线以下部分进行构型优化以减小单模块和多模块结构水平弯矩,从而较大幅度地降低了由此引起的连接器载荷。本文的主要内容如下:介绍了超大型浮体的基本概念,模块连接方式和连接器设计面临的挑战;在不改变超大型浮体主体基本尺度的基础上,基于调整超大型浮体外形以改变其水动力载荷分布从而降低连接器载荷的思路,设计了多个优化构型;基于三维势流理论频域分析和时域分析,分别计算优化构型在箱式超大型浮体和半潜式超大型浮体上的优化结果,对比各个优化构型的优化效率得到较优设计方案。本研究的主要成果为:提出了通过对浮体模块水线以下部分进行构型优化以减小单模块和多模块结构水平弯矩从而降低由此引起的连接器载荷的思路和实施方法;在此基础上开展了一系列对箱型和半潜式超大型浮体的构型优化设计及其结构水平弯矩和连接器载荷计算,结果表明通过构型优化设计可以使连接器载荷明显降低,可为超大型浮体构型和连接器设计提供有益的参考。
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75
【图文】：

图 1.1 阿姆斯特郎海上机场概念设计的想法最早产生在 20 世纪初，但直到 20 世纪 80 年国开展实际研究。目前，日本和美国是对超大型浮体研。1991 年到 2003 年期间，分别在日本和美国召开了四会议（VLFS1991，1996，1999，2003）。2006 年，在英际船舶结构大会（International ShipandOffshoreStructur

多模块超大型浮体构型与连接器载荷研究洋开发基础技术的研究。日本与 1995 年建立了正式的研究计划，联合企业、高校和研究机构进行了广泛的研究，建立了大型浮体协会 TRAM(the TechnologicalResearchAssociation of Mega-float)，主要负责超大型浮体结构的试验。第三阶段（1995-1997）进入实质性研发阶段，制造可行性的问题得到了有效解决，建造了一个几百米长的驳船式平台结构。第四阶段（1997-2001）为实质性研发第二阶段，解决了飞机起降安全性的问题。在神奈川县横须贺港于 1999 年建造了一个海上漂浮机场，2000 年飞机起降试验成功后将其拆除。2001 年，TRAM 提出了半潜式 Mega-float 的概念，其具有良好水动力性能的立柱和下浮体，可适应于环境更恶劣的海域。2001 年后，日本造船研究中心和日本造船工程师协会为羽田国际机场的新跑道提出了柱-箱混合型式的浮式结构方案。图 1.2 为 Mega-float 概念示意图。

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本文编号：2733503