灯光罩网渔船船体及特殊结构强度评估

摘要

近海渔业资源的过度捕捞和环境污染问题日益严重，世界各国开始加强对自己专属经济区内渔业资源的管理和保护，同时积极开展对公海和极地渔业资源的开发和利用，海洋渔业由近海向远洋转型升级已成为当今国际海洋渔业发展的潮流。为此我国出台了远洋渔船建造及燃油优惠政策，促进了我国远洋渔业捕捞迅速发展。 经过多年的实践与改进，灯光罩网渔船现已逐步成为当前远洋捕捞的主要船型，该类型远洋渔船的结构依据《钢质海洋渔船建造规范2015》进行设计，其中波浪载荷的确定仍沿用传统的经验性静态公式。而随着远洋渔船的航行速度的提高、作业海区的外延、结构形式的变化以及捕捞方式的改进等因素，灯光罩网渔船结构在实际动态载荷作用下的安全性问题越来越为业界所关注。 本文针对一艘现役灯光罩网渔船采用2013年底CCS推荐的基于三维势流理论的软件COMPASS WALCS-Basic，给出了危险工况下的波浪载荷及其引起的应力响应，并与规范中的名义波浪弯矩及其相应的应力计算结果进行了对比分析。在此基础上，考虑波浪载荷和极限强度实际存在的不确定性，对远洋渔船在危险工况下的总纵强度进行可靠性分析，给出了具体的评估原理和步骤。本文还采用有限元理论，对灯光罩网渔船在作业工况下撑杆结构的局部强度进行计算分析，推荐一种撑杆结构强度的评估方法。本文的工作内容和所得的结论，可对远洋渔船的结构设计和建造规范的进一步修订提供理论参考。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究的背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1波浪载荷研究现状

1．2．2船舶总纵弯曲可靠性的研究现状

1．2．3撑杆(吊臂)结构强度评估研究现状

1．3本文主要研究的内容

第二章现代波浪载荷理论与应用

2．1概述

2．2海洋波浪

2．2．1海浪简介

2．2．2海浪的描述

2．3规则波中三维势流的波浪载荷理论计算

2．3．1坐标系

2．3．2浮体上的三维水动压力

2．3．3浮体运动方程

2．3．4流体动压力与浮体载荷组合

2．4波浪载荷的短期分析

2．5波浪载荷的长期期分析

2．5．1波浪弯矩幅值响应的长期预报

2．6算例与分析

2．6．1样本船的原始数据

2．6．2危险工况的选取

2．6．3波浪弯矩幅频特性计算

2．6．4波浪弯矩的短期分析

2．7本章小结

第三章基于COMPASS WALCS-Basic软件对规范中波浪弯矩设计值的分析与比较

3．1概述

3．2规范中合成波浪弯矩的计算与强度校核

3．2．1静水弯矩计算

3．2．2波浪弯矩计算

3．2．3船体剖面模数计算

3．2．4总弯曲力矩和应力校核

3．3特征最大值的确定

3．4算例与分析

3．4．1静水弯矩和剖面模数的计算

3．4．2波浪弯矩幅的特征最大值计算及与规范设计值的对比

3．5本章小结

第四章船体总纵强度可靠性分析

4．1概述

4．2中心点法

4．3验算点法

4．4非正态变量情况

4．5船体总纵强度计算时载荷S的确定

4．6船体总纵强度计算时最大承载能力R的确定

4．7算例与分析

4．7．1计算条件

4．7．2最大承载能力统计特征计算

4．7．3合成波浪弯矩幅极值的统计特征计算

4．7．4总纵弯曲可靠性计算

4．8本章小结

第五章网具撑杆装置系统强度评估

5．1概述

5．2摇荡惯性力对杆端载荷的影响

5．3吊绳与撑杆受力理论分析

5．4按设计荷载对吊绳及撑杆进行强度评估

5．5撑杆的极限承重分析

5．5本章小结

第六章研究总结与展望

6．1总结

6．2展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢