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邮轮上层建筑结构变形计算与控制方法研究文献综述

 2020-04-15 03:04  

1.目的及意义

邮轮是一种高技术,高附加值,高复合性的特殊船舶,技术和资源堡垒高。从全球的邮轮市场来看,邮轮建造的大型化趋势十分明显,世界级邮轮的总吨位记录在不断刷新;从邮轮建造的订单来看,大型邮轮订单量占总邮轮订单约70%。作为世界第二大邮轮出游国,我国的邮轮市场需求日益增大,目前国内对大型邮轮的研究有:李兰美等初步从工程管理、建造过程控制、建造模式、精度控制以及作业环境等方面分析了大型豪华邮轮的建造特点,并给出了关于我国建造豪华邮轮的建议[1]。孙家鹏等对大型豪华邮轮的相关规范进行了罗列和概述,主要陈述了邮轮在安全与环保等方面所需注意的问题[2]。罗小林等简述了大型邮轮的结构特点,指出了邮轮设计过程中所存在的困难及问题,并分析和讨论了解决这些困难的对策[3]。由此可见,目前国内对于大型邮轮的研究还停留在趋势分析与近况发展上,对于邮轮的设计和建造仍处于初步发展阶段,还未进行深入的研究。

船体最上层连续甲板以上的舱室结构物统称为上层建筑。不同与其他客船,大型邮轮需要满足舒适性,多功能性等高要求,所以拥有多层的庞大丰满型上层建筑,而且上层建筑结构设计中加入了许多异型或大型空间结构,对邮轮整体结构强度及结构刚度等会造成许多不利影响。长上层建筑与主船体一起参与船体总纵强度,与主船体产生同向弯曲变形。故需要对上层建筑结构变形特征的研究,来保障船上设施(如电梯、精密电气设备、大型玻璃制品等)正常运行。

邮轮有着延伸大部分船长的发达上层建筑,由于上层建筑与主船体连在一起,当主船体发生总纵弯曲时,上层建筑的结构也会参与总纵弯曲,发生相应的伸长或压缩变形,但上层建筑不可能与主船体完全一致,不会百分之百的参与总纵强度。因而上层建筑的效率定义如下[4]

n=σ0-σσ0-σ1

其中σ是由上层建筑时,主甲板内的应力,σ0是无上层建筑时,主甲板内的应力,σ1是上层建筑100%有效时,主甲板内的应力。

由于多种因素,如长度,宽度,位置,结构形式等,使得上层建筑的效率也有所不同,其结构变形的形式,程度也会有所不同。各类规范与手册[5-9]中也做出了关于上层建筑结构设计原则的一些规定。国内外学者就上层建筑与船体的相互作用,以及上层建筑的效率这一问题进行了深入的探究。

Jani Romanoff等人就客船的上建优化问题展开了研究,并对比了客船上层建筑重量优化设计方案与重心高度优化设计方案的优劣。[10]

蒋彩霞等人采用了基于有限元的计算方法,对上建的有效度及上建端部应力集中的影响参数进行了计算分析,准确的评估了上建的有效度,使结构和性能得到了优化。[11]

严卫祥等人综合考虑了上层建筑有效度和剖面折减系数,研究了长上层建筑参与总纵弯曲的船体梁理论,应用长上层建筑和主船体弯曲正应力的计算方法,并验证了该方法对具有多层长上层建筑甲板船型的适用性,可应用于对具有长上层建筑的船舶初步设计校核。[12]

朱云翔等人采用有限元方法对多艘客船的长上层建筑在参加总纵弯曲时其总体应力水平及局部强度计算分析,并总结了长上层建筑的结构设计特点,提出了设计长上层建筑时所需关注的重点。[13]

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