Определение расчетных волновых нагрузок при проектировании конструкций корпуса судна

• Автор: Доан Ким Тхай
• Шифр специальности: 05.08.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

1 ОЦЕНКА ВОЛНОВЫХ НАГРУЗОК НА ОСНОВЕ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ
1.1 Общие замечания
1.2 Обобщенные формулы для линейных волновых нагрузок
1.3 Нормирование нагрузок, обусловленных днищевым и бортовым слемингом
1.4 Анализ результатов расчета по нормативным документам и по Нормам прочности
2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ МЕТОДОВ ПРЯМОГО РАСЧЕТА ВОЛНОВЫХ НАГРУЗОК НА НЕРЕГУЛЯРНОМ ВОЛНЕНИИ
2.1 Общие положения. Современное состояние проблемы определения волновых нагрузок на нерегулярном волнении прямым расчетом
2.2 Основные положения математической модели определения линейных волновых нагрузок на нерегулярном волнении с использованием спектральной теории
2.3 Краткое описание математической модели поведения корпуса на нерегулярном волнении на основе имитационного моделирования
2.4 Общая постановка задачи прогнозирования волновых нагрузок на регулярном волнении
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЛНОВЫХ НАГРУЗОК НА РЕГУЛЯРНОМ ВОЛНЕНИИ. ПОЛУЧЕНИЕ АЧХ ВОЛНОВЫХ ПЕРЕРЕЗЫВАЮЩИХ СИЛ И ИЗГИБАЮЩИХ МОМЕНТОВ

3.1 Предлагаемая математическая модель оценки линейных волновых нагрузок, действующих на корпус судна на регулярном волнении
3.1.1 Общие замечания
3.1.2 Основные зависимости для получения амплитудночастотных характеристик вертикальной волновой перерезывающей силы и вертикального волнового изгибающего момента в сечениях корпуса
3.2 Определение нелинейных нагрузок, обусловленных слемингом и заливанием палубы на регулярном волнении
3.2.1 Общие замечания
3.2.2 Определение гидродинамической силы сопротивления погружению непрямостенных сечений корпуса судна в жидкость на основе уравнения Лагранжа
3.2.3 Нагрузки при заливании палубы

3.3 Определение дополнительных динамических перемещений при слеминге и заливаемости
3.4 Динамические изгибающие моменты в сечениях корпуса судна на регулярном волнении, обусловленные воздействием нагрузки при слеминге и заливании палубы
3.5 Приближенный метод линеаризации для прогнозирования изгибающих моментов, обусловленных слемингом и заливаемостью
на нерегулярном волнении на основе спектрального подхода
4 ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ

4.1 Алгоритм математической модели метода прямого прогнозирования величин волновых нагрузок. Краткое описание программного комплекса, реализующего расчет
4.2 Результаты расчета качки и волновых нагрузок в линейной постановке
4.3 Анализ результатов расчета динамических изгибающих моментов в сечениях корпуса при слеминге и заливаемости, а также суммарных изгибающих моментов
4.4 Сопоставительный анализ результатов прямых расчетов с нормативными документами Классификационных обществ и Нормами прочности
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Анализ тенденций развития мирового морского транспортного судостроения позволяет выделить ряд общих положений, важных по их влиянию на процесс проектирования и обеспечения прочности судового корпуса.
Это в первую очередь продолжающийся непрерывный количественный рост по общему водоизмещению, дедвейту, суммарному объему перевозок, числу судов, их номенклатуре. Увеличилась напряженность использования транспортных судов за счет сокращения времени вспомогательных операций, повышения скорости хода, увеличения продолжительности межремонтных периодов. Суда относительно больший срок плавают в суровых погодных условиях. В настоящее время складываются, а далее еще более будут развиваться стабильные грузопотоки. Судно теперь часто выступает как элемент общей системы грузовых перевозок.
В связи с этим необходима узкая специализация судов и приспособление к ней архитектурного облика судов. Таким образом, изменение характера использования судов ведет к изменению и развитию общего конструктивноархитектурного облика судов, и характера его эксплуатации.
Многообразие узкоспециализированных функций приводит к многообразию конструктивно-архитектурных типов и, как следствие, определяет возможное разнообразие конструктивных решений для конструкций корпуса. Возрастающие требования к эффективности производства усиливают необходимость более детального технического и экономического анализа вариаций принимаемых проектных решений по корпусу.
В связи со сказанным, с одной стороны, уменьшается возможность прямой экстраполяции опыта эксплуатации на вновь строящиеся суда. Требуется уточнение, а в ряде случаев разработка и создание методологических основ для обоснованного обобщения такого опыта и переноса его на современные условия.
С другой стороны, повышение требований к эффективности использования судов и, следовательно, к эффективности принимаемых конструктивных решений, в частности, по судовым конструкциям приводит к необходимости более глубокого изучения физики явлений, возникающих при эксплуатации судов.
Снижение аварийности транспортных судов в условиях морского волнения помимо развития средств навигационного обеспечения мореплавания обусловлено также совершенствованием методов расчета и проектирования корпусов судов.
Современные условия рыночной экономики, темпы развития производственных технологий также выдвигают перед создателями новых судов дополнительные требования конкурентоспособности их продукции.

Дополнительные моменты при днищевом и бортовом слеминге в Нормах 1991 года и при днищевом слеминге в Нормах 2002 года определяются как функции параметров корпуса на втором теоретического шпангоута. Дополнительный момент при бортовом слеминге в Нормах 2002 года определяется как функция параметров корпуса в расчетном сечении, которое рекомендуется определять по приведенному в Нормах рисунку (см. рис. 1.6). Практическое использование этой рекомендации для некоторых судов, в частности для танкера и судна для навалочных грузов, оказывается затруднительным. Расчеты показали, что для рассмотренных судов расчетное сечение находится: для контейнеровоза - на расстоянии 0,1L от НП, для судна типа Po/Po - 0,06L от НП, для навалочника -0,05L, для танкера - 0,02L.
Приведенные результаты показывают актуальность дальнейших исследований по прогнозированию величин изгибающих моментов, особенно по прогнозировании величин дополнительного динамического момента при днищевом слеминге, бортовом слеминге и сопутствующей ему заливаемости палубы с использованием математических моделей прямых методов расчета на основе моделирования поведения корпуса на нерегулярном волнении. Такой подход позволит также оценить обеспеченность нормируемых классификационными учреждениями величин волнового изгибающего момента и суммарного момента с учетом слеминга и заливаемости.
В заключение отметим, что все классификационные организации не нормируют величину изгибающего момента, обусловленного заливанием палубы.