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目前，我國(guó)在大型遠(yuǎn)洋秋刀兼魷魚釣船研發(fā)、設(shè)計(jì)及制造等方面還處于起步階段。國(guó)家發(fā)布的《船舶工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》已明確提出“抓緊研制適合我國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)生產(chǎn)的高性能遠(yuǎn)洋漁船”，并以船型開發(fā)為依托，突破設(shè)計(jì)和建造的一系列關(guān)鍵技術(shù)，開展核心配套設(shè)備的研制工作，形成能夠自主研發(fā)和自主建造的能力，因此，有必要加快開展多功能遠(yuǎn)洋秋刀兼魷魚釣船的研發(fā)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度分析。
同時(shí)現(xiàn)代遠(yuǎn)洋漁船日趨大型化，無(wú)論從船型還是結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)看，都有向國(guó)際商船看齊的趨勢(shì)，但是我國(guó)現(xiàn)行漁船建造規(guī)范沒有及時(shí)更新完善，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范方面來(lái)說(shuō)，已不能完全適應(yīng)現(xiàn)代遠(yuǎn)洋漁船的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為保證船體結(jié)構(gòu)在船舶全壽命期內(nèi)更加安全，全船有限元強(qiáng)度分析是很有必要的，分析結(jié)果可為漁船優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考，對(duì)大型多功能遠(yuǎn)洋漁船全船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接計(jì)算具有指導(dǎo)作用。
在此背景下，參照國(guó)際商船規(guī)范及其他運(yùn)輸船優(yōu)秀研究設(shè)計(jì)成果，基于漁船規(guī)范完成了某大型多功能遠(yuǎn)洋秋刀兼魷魚釣船結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，本研究以該船為目標(biāo)船，進(jìn)行了全船有限元強(qiáng)度分析。
1船舶相關(guān)參數(shù)
目標(biāo)船為某大型多功能遠(yuǎn)洋秋刀兼魷魚釣船，主要工作海域?yàn)榘⒏ⅰ⑷毡竞Ｓ颉?br />
總長(zhǎng)L 垂線船長(zhǎng)LFF
計(jì)算船長(zhǎng)L
型寬B
型深D
結(jié)構(gòu)吃水d
方形系數(shù)C
設(shè)計(jì)航速V
2水動(dòng)力載荷計(jì)算
水動(dòng)力載荷計(jì)算是全船有限元分析的關(guān)鍵一步，目標(biāo)船水動(dòng)力載荷計(jì)算用法國(guó)Bv船級(jí)社的HYDROSTAR軟件來(lái)完成。
2.1船體外殼面元模型的建立
本船的外殼面元模型原點(diǎn)位于尾垂線水線面處，并保證水線面處有單元節(jié)點(diǎn)，且各單元法向指向舷外。xyz坐標(biāo)中，，軸從船尾指向船首方向，y,軸從船中指向左舷方向，軸從水線面指向主甲板。建立模型時(shí)，模型網(wǎng)格過(guò)大則計(jì)算精度不夠，過(guò)小則需要耗費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間，因此取為2檔肋骨或縱骨間距。為保證計(jì)算結(jié)果的精度，水線面處應(yīng)作為水動(dòng)力網(wǎng)格的邊界。滿載工況下，濕表面、水線面和干舷模型如圖所示。
2.2計(jì)算方式和參數(shù)
基于三維勢(shì)流理論進(jìn)行水動(dòng)力分析，水深取為無(wú)限水深；計(jì)算航速取零；波浪頻率按波長(zhǎng)與船長(zhǎng)比(dlL)范圍的0. 2-3選取，即0. 5-2. 5 rad/s，長(zhǎng)取0. 1 rad/s；計(jì)算浪向角0-180°，間隔100；波浪譜采用PVI波浪譜；波浪散布圖為全球波浪散布圖，其涵蓋了工作區(qū)域的最惡劣海況。
2.3計(jì)算工況
根據(jù)裝載手冊(cè)和散貨船有限元分析的經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算如下2個(gè)工況：壓載捕魚(無(wú)魚貨，燃油70%)和滿載離漁場(chǎng)(魚貨100 %，燃油30%)。按照裝載手冊(cè)中該裝載工況下船的質(zhì)量分布在軟件里輸入質(zhì)量分布數(shù)據(jù)，保證浮力與重力的平衡。
2.4波浪彎矩剪力計(jì)算
目前波浪彎矩和剪力計(jì)算有2大方法：國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)(IACS)統(tǒng)一的計(jì)算式(規(guī)范計(jì)算)，各船級(jí)社均己采用IACS統(tǒng)一的計(jì)算公式，波浪載荷預(yù)報(bào)(水動(dòng)力直接計(jì)算)，根據(jù)波浪譜和波浪資料，計(jì)算波浪載荷長(zhǎng)期預(yù)報(bào)值，進(jìn)而得到波浪彎矩剪力的設(shè)計(jì)值，計(jì)算一般通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)中國(guó)船級(jí)社(CCS)、英國(guó)勞氏船級(jí)社LR、德國(guó)船級(jí)社(GL)等船級(jí)社規(guī)定，對(duì)于船長(zhǎng)大于等于65 m的船舶應(yīng)校核其總縱強(qiáng)度，且規(guī)范適用范圍為：LlB>SBID<2.SC。對(duì)于目標(biāo)船，LlB=5.930 >BlD= 1.541>0.677，與規(guī)范臨界值比較接近。如果波浪彎矩和剪力用規(guī)范計(jì)算，誤差可能會(huì)較大，因此除規(guī)范計(jì)算外，對(duì)目標(biāo)船的波浪彎矩和剪力還采用了水動(dòng)力直接計(jì)算，以便比較。
通過(guò)水動(dòng)力直接計(jì)算，可以得到沿船長(zhǎng)不同位置的垂向波浪彎矩、剪力的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)值，但考慮到采用的分析方法是基于線性理論，得到的波浪彎矩和波浪剪力在中拱和中垂時(shí)是完全相同的。而實(shí)際上由于非線性效應(yīng)，對(duì)于中拱狀態(tài)和中垂?fàn)顟B(tài)下波浪彎矩和波浪剪力應(yīng)取不同的設(shè)計(jì)值，波浪載荷的直接計(jì)算結(jié)果應(yīng)進(jìn)行非線性修正。
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