自航耙吸挖泥船总体设计与强度评估研究

摘要

随着航道水下疏浚的挖泥船不断发展和对航道管理的逐渐重视，国内外已经发展为链斗式挖泥船、耙吸挖泥船、绞吸挖泥船等多类型挖泥船。其中，自航耙吸挖泥船稳性强，具有自航能力，工作效率高，对硬土和软土都具有较好的挖掘能力，而且可以单船作业，对辅助设备要求低，可以边前进边挖泥，是一种技术价值很高、经济附加值较好的船型。将首部吸盘挖泥与耙吸挖泥方式结合在一起，可以针对不同的河床质、不同的水道宽度、不同的水深环境分别进行作业，充分利用设备资源使其发挥最大的效能，并节省一次性投资。
　　论文依据某自航耙吸式挖泥船实船项目，首先从航道现状、船型选择及主要参数等方面论证了耙吸挖泥船项目建设的合理性和必要性，船型选择为带前置吸盘功能的浅吃水宽扁型自航耙吸挖泥船，并提出一套符合设计要求的总体设计方案。然后，使用MSC.Patran/Nastran软件建立船体的有限元模型，再使用SESAM软件计算得到各种工况下的波浪压力，最终完成船体屈服与屈曲强度评估。其中，根据 CCS规范编制一套屈曲强度程序，与CCS官方插件CCS Tool计算结果进行对比，结果基本一致，为以后编制各大船级社的屈曲强度程序奠定了基础。最后，自编一套谱分析疲劳评估程序，选取渤海海域的波浪统计资料，对甲板开口角隅处完成谱分析疲劳分析。
　　根据计算结果可以看出，该船体设计方案满足规范的屈服、屈曲和疲劳强度要求。首先，甲板舱口角隅处和首部开槽处的屈服应力结果较高，更容易出现屈服失效。其次，船体的甲板、底板和纵横舱壁板容易发生屈曲失效；纵横舱壁板中需要多注意首部槽口处的加筋板，各浪向中迎浪工况下船体的屈曲结果最危险。最后，根据谱分析疲劳结果发现，由于首部开槽的特殊结构，使得甲板结构对于迎浪附近的浪向敏感度大大提高，甲板开口角隅在迎浪、150度、210度浪向时的疲劳损伤几乎接近一致，这与首部无开槽的船舶一般在迎浪状态下损伤最大的情况存在较大迥异，并且给出了对疲劳损伤最为不利的有义波高、平均跨零周期的航区信息，便于规避不利航区，对于同类船型强度校核具有借鉴意义。

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第1章 绪论

1.1项目背景

1.2自然条件

1.3项目建设的必要性

1.4 项目建设的可行性

1.5 本文的研究内容

第2章 总体设计方案

2.1 船型选择

2.2总体设计思路

2.3主尺度的论证

2.4 疏浚系统主要设备选型及参数的论证

2.5 动力装置

2.6 舾装设备

2.7 本章小结

第3章 屈服强度评估

3.1 创建屈服评估有限元模型

3.2 选取工况

3.3 波浪诱导载荷预报

3.4计算结果

3.5 本章小结

第4章 屈曲强度评估

4.1 屈曲失效

4.2 屈曲强度标准

4.3 实船屈曲校核

4.4 自编屈曲程序

4.5 计算结果对比

4.6本章小结

第5章 谱分析疲劳评估

5.1 疲劳破坏

5.2 谱分析疲劳评估

5.3 疲劳计算实例

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢