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补给航行中大型船舶受力分析及对航行性能的影响

作　者: 何林
导　师: 黄胜
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 流体力学
关键词: 横向补给 高架索补给系统 受力分析 操纵运动 安全性研究
分类号: U674.98
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 77次
引　用: 1次
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内容摘要


海上补给对保障后勤维护,保证战斗力提供了强大的物质、技术基础,海上补给有横向补给、纵向补给和垂直补给三种形式,其中横向补给的效率最高,受天气和海况的影响相对较小,是目前各国海军采用的主要海上补给形式。现代大型补给船通常采用的是高架索横向补给装置,索道系统的静动态特性将决定补给货物在传送过程中的运动轨迹。从受力的危险性来分析,高架索道是至关重要的一个环节。因此必须对船舶补给时高架索道的安全性进行系统地受力分析研究。同时,横向补给时接收船与补给船平行航行,两船间将受到相互作用力,伴之受到索道的拉力,接收船的航行性能也将随之被影响。本文以高架索系统和接收船为研究对象,对海上补给的安全性进行了讨论研究。针对高架索横向补给系统进行受力分析,利用ANSYS软件计算了干货横向补给时索道的静态最大挠度和极端工况下关键点的最大挠度,同时分析了船距、预张力、钢索直径和两补给点高度差等重要参数对最大挠度的影响。计算了液货横向补给时索道上的鞍座和搭设的软管距海面的最低距离。本文采用分离型MMG建模思想建立了船舶在静水中四自由度操纵运动模型,利用FORTRAN语言编制操纵运动仿真程序,计算了接收船的定常回转、Z型操舵和横倾角变化三种典型操纵运动的数值仿真,并计算了横向补给时两船舶间的相互作用力,在此基础上,对海上横向补给时接收船的运动状态进行了仿真计算,比较了航速、船距、补给站位、索道布置位置和接收站位置等因素对接收船运动状态的影响,以此分析海上横向补给时接收船的安全性问题和最佳补给方式,为舰船海上横向补给间距、航速以及补给站位的优选提供一定的技术指导。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题的目的和意义  10-11
  1.2 课题的研究现状  11-15
    1.2.1 船舶横向补给的研究现状  11-13
    1.2.2 船舶操纵运动数学模型的研究现状  13-15
  1.3 课题的研究内容  15-17
第2章 基于ANSYS的船舶横向补给航行中的受力分析  17-33
  2.1 ANSYS软件功能简介  17-20
  2.2 高架索恒张力补给系统数学模型  20-26
    2.2.1 基本假设  20-21
    2.2.2 干货横向补给模型  21-24
    2.2.3 液货横向补给  24-26
  2.3 数值计算结果及安全性分析  26-32
    2.3.1 干货横向补给  26-30
    2.3.2 液货横向补给  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章 船舶运动数学模型  33-59
  3.1 坐标系及运动学物理量之间的关系  33-36
    3.1.1 MMG方程的建立  34-35
    3.1.2 运动参量的无因次化  35-36
  3.2 作用于裸体船上的流体动力计算模型  36-39
    3.2.1 惯性类流体动力模型  36-37
    3.2.2 粘性类流体动力模型  37-39
  3.3 舵及舵机特性计算模型  39-44
    3.3.1 舵的正压力计算  40-43
    3.3.2 系数α_H,x_H,x_R,t_R的计算  43-44
    3.3.3 舵上流体动力和舵机模型  44
  3.4 螺旋桨及主机特性计算模型  44-48
    3.4.1 螺旋桨推力及主机特性模型  44-45
    3.4.2 桨处伴流系数和推力减额系数的计算  45-46
    3.4.3 主机特性计算模型  46-48
  3.5 船舶横倾力矩计算模型  48-49
    3.5.1 船舶横倾阻尼力矩模型  48-49
    3.5.2 船舶横倾恢复力矩模型  49
  3.6 计算机仿真实现与计算模型的验证  49-58
    3.6.1 运动方程算法  50-52
    3.6.2 计算机仿真实现  52-53
    3.6.3 仿真计算实例  53-58
  3.7 本章小结  58-59
第4章 船舶补给时操纵运动的仿真计算  59-72
  4.1 补给航行中船舶之间的相互作用  59-64
    4.1.1 舰船间引力和力矩的计算  59-62
    4.1.2 引力和力矩的计算结果  62-64
  4.2 补给时被补给船的运动状态  64-68
  4.3 补给时被补给船的安全性分析  68-71
    4.3.1 影响因素  68-70
    4.3.2 横向补给时的安全性分析  70-71
  4.4 本章小结  71-72
结论  72-74
参考文献  74-77
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  77-78
致谢  78

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 各种船舶 > 舰船海上补给装置
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