船舶气囊下水的力学计算及工艺优化
【摘要】: 纵观世界工业的发展趋势,从批量流水定型生产方式向适应多元变型的柔性生产方式转变已成定局;再看我国船舶行业的发展,沿海和内河中小型船厂造船模式的改造已迫在眉睫。一种极为灵活的修造船企业模式正在悄悄地取代传统的修造船企业模式而引起造船生产组织的一场变革,而气囊下水正是在这场变革中应运而生的高适应能力的“柔性下水技术”。 目前,船用气囊下水工艺技术已非常成熟,两项船用气囊标准:《船舶上排、下水用气囊》CB3795-1996和《船舶用气囊上排、下水工艺要求》CB3837-1998的颁布,更是为船用气囊下水工艺提供了理论依据。但随着采用气囊下水船舶尺度的增大,下水过程中的不确定因素增加,船用气囊下水的风险也随之增大,因此要解决下水安全问题这一发展瓶颈,就必须不断提高气囊的承载能力和制定更加合理的下水方案。为此,本文围绕气囊的力学计算和下水工艺方案的制定展开讨论,并对现有气囊技术水平下的下水船重界限做出预估,以期达到提高气囊的下水能力,增加这种柔性下水方式的经济性和安全性的目的。 本文首先以自由状态下气囊受压前后主应力变化为依据,讨论内压的变化规律,研究单个气囊的技术参数和各参数间的相互关系,并采用有限元方法对气囊的强度理论研究进行了初探,为后续下水计算做准备。 其次,讨论气囊下水工艺两个阶段的实际操作和技术要求,研究气囊下水第二阶段船体的运动和受力情况,并分别采用传统静力学方法和改进后的弹性计算方法,解决尾浮时艏部气囊的超负荷承压的计算。 再次,是本文的重点:在前两章研究的基础上,以15 800t散货船实船为例,设计不同的下水工艺方案,并从安全性、经济性、合理性三个方面对不同方案进行比较,进行方案选优。 最后,总结本文研究的主要结论,提出研究中存在的不足之处,并指出进一步研究的发展方向。
【关键词】:柔性下水技术 船用气囊下水工艺 承载能力 有限元分析 弹性计算方法 优化方案
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U661.1
【DOI】:CNKI:CDMD:2.2008.110782
【目录】:
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U661.1
【DOI】:CNKI:CDMD:2.2008.110782
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第1章 绪论10-14
- 1.1 气囊下水工艺的发展历史与应用现状10-12
- 1.1.1 气囊下水工艺的发展历史11
- 1.1.2 气囊下水工艺的应用现状11-12
- 1.2 气囊下水工艺目前的发展瓶颈和研究局限性12-13
- 1.2.1 气囊下水工艺目前的发展瓶颈12
- 1.2.2 气囊下水工艺研究的局限性12-13
- 1.3 论文的研究内容和目的13-14
- 1.3.1 论文的研究内容13
- 1.3.2 论文的研究目的13
- 1.3.3 论文的课题支撑13-14
- 第2章 船用下水气囊的型式、技术分析和气囊强度理论的有限元分析14-34
- 2.1 船用下水气囊的定义、型式、规格与标记14-15
- 2.1.1 船用下水气囊的定义14
- 2.1.2 船用下水气囊的型式14-15
- 2.1.3 船用下水气囊的规格15
- 2.2 气囊的质量15
- 2.2.1 气囊的材料15
- 2.2.2 气囊的结构15
- 2.2.3 气囊的生产控制15
- 2.3 气囊受压模型的建立15-19
- 2.3.1 自由状态下主应力16
- 2.3.2 压扁状态下的主应力16-17
- 2.3.3 压缩前后内压变化理论规律17-18
- 2.3.4 压缩前后内压变化实际规律18-19
- 2.4 单个气囊的技术分析19-26
- 2.4.1 气囊的直径和工作高度19-21
- 2.4.2 气囊的工作压力及压力范围的划分21-22
- 2.4.3 气囊承载能力的计算22-23
- 2.4.4 单个气囊各技术参数之间的关系23-26
- 2.5 气囊强度理论有限元分析的初探26-33
- 2.5.1 气囊的爆破压力26
- 2.5.2 气囊强度理论的有限元分析26-33
- 2.6 本章小结33-34
- 第3章 船舶气囊下水的工艺过程及下水各阶段的运动受力分析34-53
- 3.1 气囊下水第一阶段工艺过程和技术要求34-42
- 3.1.1 下水船舶34
- 3.1.2 船舶的抬起、落墩和拆墩34-36
- 3.1.3 滚动气囊的布设要求36-37
- 3.1.4 移船工艺过程及相关因素的技术要求37-42
- 3.2 气囊下水第二阶段船舶运动受力分析42-45
- 3.2.1 从船体接触水面到艉浮开始42-44
- 3.2.2 从艉浮开始到船体自由浮起44
- 3.2.3 船体全浮至船体停止运动44-45
- 3.3 尾浮时艏部气囊超负荷承压的计算45-52
- 3.3.1 传统静力学的计算方法45-46
- 3.3.2 改进后的弹性计算方法46-52
- 3.3.3 鉴于尾浮时超载的气囊选用52
- 3.4 本章小结52-53
- 第4章 气囊下水过程的工艺优化53-70
- 4.1 实船主要量度及船厂下水设施简介53-54
- 4.1.1 实船的主要量度53-54
- 4.1.2 船厂下水设施简介54
- 4.2 下水方案一54-60
- 4.2.1 气囊技术参数的选定54-56
- 4.2.2 起重气囊和首支点的选取56-57
- 4.2.3 滚动气囊的布设数量、间距和绞车牵引力57-58
- 4.2.4 气囊下水计算表58
- 4.2.5 下水实际工艺过程58-60
- 4.3 下水方案二60-62
- 4.3.1 气囊技术参数的选用60
- 4.3.2 起重气囊和首支点的选取60
- 4.3.3 滚动气囊的布设数量和间距60
- 4.3.4 气囊下水计算表60-62
- 4.3.5 下水实际工艺过程62
- 4.4 下水方案三62-67
- 4.4.1 气囊技术参数的选用62-64
- 4.4.2 起重气囊和首支点的选取64
- 4.4.3 滚动气囊的数量和布设间距64
- 4.4.4 气囊下水计算表64-65
- 4.4.5 下水实际工艺过程65-67
- 4.5 三种方案的比较选优67-69
- 4.5.1 经济性67
- 4.5.2 合理性67-68
- 4.5.3 安全性68-69
- 4.6 本章小结69-70
- 第5章 总结与展望70-72
- 5.1 工作总结和创新点70
- 5.1.1 工作总结70
- 5.1.2 创新点70
- 5.2 本文存在的问题70-71
- 5.3 展望71-72
- 参考文献72-74
- 致谢74-75
- 学术论文发表情况75