基于Sesam软件甲板船稳性计算【毕业设计】.doc

1、东海科学技术学院本科毕业论文 参考文献 0 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 基于 Sesam 软件甲板船稳性计算 学 院： 学生姓名： 专 业： 船舶与海洋工程 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 东海科学技术学院 本科论文 目录 1 目录 目录 . 1 摘 要 . II ABSTRACT. III 1 绪论 . 2 1.1 前言 . 2 1.2 船舶稳性的概念 . 2 1.2.1 船舶初稳性的概念 . 2 1.2.2 船舶稳性的分类 . 4 1.2.3 初稳性 . 4 1.2.4 初稳性的计算 . 4 1.2.4 大倾角稳性及计算 . 5 1.2.5 静稳性曲线 . 6 1.2.6

2、动稳性曲线、对船舶稳性的要求 . 7 1.2.7 对船舶稳性的要求 . 9 1.2.8 船舶稳性的检验方法 . 9 1.2.9 船舶稳性的调整 . 10 2 全船湿表面模型的建立 . 12 2.1 甲板船体外表面模型 . 12 2.2 质量模型 . 16 2.3 稳性计算 . 17 2.4 稳性计算结果 . 29 3 结论与展望 . 30 附录 . 30 参考文献 . 56 致谢 . 58 东海科技学院本科毕业论文 摘要 II 70m 甲板船的稳性计算 摘 要 稳性是指船舶在受外力作用发生倾斜而不致倾覆，当外力 作用消失后，船舶仍能回复到原来平衡位置的能力。即 船舶在完整情况必须满足的稳性要求

3、，包括小角度的初稳性和大角度时比如遇到突风时的动稳性，分别有对最小 GM 值，稳性复原力臂，对应横倾角，进水角等方面的 衡 准要求 。 稳性是船舶最基本的航行性能之一，它直接影响着船舶的航行安全。 文中详细阐述了进行整船静稳性计算的过程及方法。首先建立湿表面模型进行了两种装载工况下完整稳性计算，其中包括舱容、沿船长剪力弯矩、重心曲线等。 【关键词】 Sesam 完整稳性、最小 GM、进水角东海科学技术学院本科毕业论文 Abstract III 70m Deck Ship Stability Calculation Abstract Stability is that a ship was sk

4、ewed by external force without overturning, when the external force disappears, the ship is able to return to the original position of equilibrium. The ship in the intact condition of the stability requirements must be met, including the initial stability of small angles and dynamic stability of lar

5、ge angles, such as during sudden wind, respectively, the minimum GM values, lever of stability, corresponding to the angle of heel , Angle into the waterline aspects of the criterion angle requirements. This article is described in detail the whole process of ship hydrodynamic analysis and methods.

6、First, Wet surface model for the two loading conditions intact stability calculations,Including tank capacity, bending moment along the shear captain, center of gravity curve. 【 Keyword】 Sesam Intact stability, the smallest GM, angle into the waterline 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 2 1 绪论 1.1 前言 近年来随着国内航运业的快速发展

7、，国内航道、港口及码头因改建、扩建，需要设计和建造用于运输石头、黄沙等的大型甲板运输船。 驳船是港口作业和海洋平台的运输与安装等常用的一 种工程辅助船，驳船型 线规则，船体肥大，在水中受力幅值较大， 需要对其 稳性 进行直接计算。目前， 稳性 作为船舶 性能 中最重要的 性能 ，许多学者都对其展开了相关研究，计算方法也由二维切片法完善到了 工程实用的三维的非线性算法等。 基于这些算法出现了相应的计算软件。 SESAM 是 DNV 船级社开发的超单元模块组合软件系统，能够有效应用于船舶工程领域和海洋工程领域，如导管架平台、半潜平台、 SPR 平台等。目前计算船舶总纵强度的两种主要方法是变断面薄壁

8、梁方法和全船有限 元方法 本文利用 SESAM 软件系统对某甲板 。船进行全船有限元建模并计算应力分布。 1.2 船舶稳性的概念 1.2.1 船舶初稳性的概念 1. 概念：船舶稳性 (Stability)是指船舶受外力作用发生倾斜，当外力消失后能够自行回复到原来平衡位置的能力。 2. 船舶具有稳性的原因 1)造成船舶离开原来平衡位置的是倾斜力矩，它产生的原因有：风和浪的作用、船上货物的移动、旅客集中于一舷、拖船的急牵、火炮的发射以及船舶回转等，其大小取决于这些外界条件。 2)使船舶回复到原来平衡位置的是复原力矩，其大小取决于排水量、重心和浮心的相对位置等因素。 SM GZ （ 9.81 KN.

9、m） 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 3 式中 : GZ ：复原力臂，也称稳性力臂，重力和浮力作用线之间的距离。 船舶是否具有稳性，取决于倾斜后重力和浮力的位置关系，而排水量一定时，船舶浮心的变化规律是固定的 (静水力资料 )，因此重心的位置是主观因素。 3. 横稳心 (Metacenter)M： 船舶微倾前后浮力作用线的交点，其距基线的高度 KM 可从船舶资料中查取。 4. 船舶的平衡状态 1)稳定平衡： G 在 M 之下 ，倾斜后重力和浮力形成稳性力矩。 2)不稳定平衡： G 在 M 之 上，倾斜后重力和浮力形成倾覆力矩。 3)随遇平衡： G 与 M 重合，倾斜后重力和浮力作用在同一垂

10、线上，不产生力矩。 如下图所示 例如： 1)圆锥在桌面上的不同放置方法； 2)悬挂的圆盘 5. 船舶具有稳性的条件：初始状态为稳定平衡，这只是稳性的第一层含义；仅仅具有稳性是不够的，还应有足够大的回复能力，使船舶不致倾覆，这是稳性的另一层含义。 6. 稳性大小和船舶航行的关系 1)稳性过大，船舶摇摆剧烈，造成人员不适、航海仪器使用不便、船体结构容易受损、舱内货物容易移位以致危及船 舶安全。 2)稳性过小，船舶抗倾覆能力较差，容易出现较大的倾角，回复缓慢，船舶长时间斜置于水面，航行不力。 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 4 1.2.2 船舶稳性的分类 1. 按船舶倾斜方向分为：横稳性、纵稳性

11、 2. 按倾角大小分为：初稳性、大倾角稳性 3. 按作用力矩的性质分为：静稳性、动稳性 4. 按船舱是否进水分为：完整稳性、破舱稳性 1.2.3 初稳性 1. 初稳性假定条件： 1)船舶微倾前后水线面的交线过原水线面的漂心 F； 2)浮心移动轨迹为圆弧段，圆心为定点 M(稳心 )，半径为 BM(稳心半径 )。 2初稳性的基本计算 初稳性方程式： MR = GMsin GM = KM - KG 1.2.4 初稳性的计算 1.初稳性衡准指标 GM 计算 a) GM = KM - KG0 - GMf 式中 :KM 横稳心距基线高度 (m)， KM = f(dm); KG0 船舶重心距基线高度 (m)

12、。 b) KG0计算 0 iiPZKG 式中： Pi 组成船舶总重的第 i 项载荷重量。 Zi Pi载荷的重心距 基线的高度 (m)。 Zi确定方法： （ 1)估算法 （ 2)利用舱容曲线 （ 3)以舱内载荷的合体积中心或 舱容中心作为舱内载荷的 合重心。 2.货物移动对稳性的影响及计算 a) 货物移动排水量（吃水）不变 KM 不变 GM=-G0G1 b) 平行力移动原理： P*Z= *G0G1 c) 货舱装满时，轻、重货等体积对调 P*ZGM=d D东海科学技术学院本科毕业论文 正文 5 PH-PL=P PH*SFH-PL*SFL=0 3.少量载荷 (Pi10%)变动后 GM 计算 若设 P

13、i变动前后 KM = 0，则： 121 i P iiP K G ZG M G M P 式中： GM1、 GM2 载荷变动前、后船舶 的初稳性高度 (m)。 4.悬挂载荷对 GM 的影响 设悬挂物重 P 吨，其初始重心至悬挂点的垂 直距离 l，船舶的横倾角 ，则： 0 s i n s i nRM G M l P 0 sinlPGM 即悬挂载荷对 GM 影响值为： lPGM 因 GM 值等于将载荷 P 垂向移至悬挂点所产生对 GM 影响，所以 称悬挂点为悬挂载荷的虚重心。 5.自由液面计算 xf iGM 式中 : 液体密度 (g/cm3); ix 自由液面对其横倾轴的惯性距 (m4)，常用公式有：

14、 梯形液面： 221 2 1 248x li b b b b 其中： l 舱长 (m); b1、 b2 前、后边宽 (m)。 矩形液面： 312x lbi 其中： b 矩形边宽 (m)。 1.2.4 大倾角稳性及计算 1.大倾角稳性与初稳性的区别 a) 大倾角时，不再等容倾斜，倾斜轴不再过初始漂心 F； 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 6 b) 横稳性不再是定点，而随横倾角变化而变化； c) 大倾角稳性用 GZ 衡量稳性大小，不能直接以 GM0作为其衡准指标。 2.大倾角稳性的表示方法 a) 基点法 MR = GZ = (KN - KH) 式中 :KN 形状稳性力臂 (m)， KN = f

15、(， )，可从“稳性横交曲线”中查取 ; KH 重量稳性力臂 (m)， KH = KGsin， 通常取 : 0 xiK G K G GZ 复原力臂 (m)， GZ = KN - KH。 b) 假定重心点法 )(s in)( 0 mKGKGZGGZ AAA 式中 : GAZA 假定重心高度的静稳性力臂； KGA 假定重心高度。 c) 稳心点法 )(s in0 mGMMSGZ 式中 : MS 剩余静稳性力臂， (m)。 1.2.5 静稳性曲线 1.静稳性曲线的绘制 (MR = f()或 GZ = f() 2.静稳性曲线的特征值 a) 曲线在原点处的斜率 GM b) 横倾 30处的复原力臂 GZ|=

16、30 东海科学技术学院本科毕业论文 正文 7 c) 最大复原力臂对应的横倾角 smax(极限静倾角 ) 曲线最高点所对应的横坐标值。 d) 稳性消失角 v 在 smax且 MR = 0 所对应的横倾角。 e) 曲线上反曲点对应角 im 通常为甲板浸水角。 f)静稳性曲线下面积 A2-1 表示复原力矩 MR所作的功 AR(倾斜后船舶所具有的位能 )。 大倾角静 稳性的衡准指标： GZ|=30、 smax、 v和 AR。 3.影响静稳性曲线的因素 a) 对于特定船：与 KG 和 有关。 b) 对不同船：与船宽 B、干舷 FB 等因素有关。 B 增大时 ,GM 和 GZ|=30增大， smax和 v减小。FB 增大时 ,GM 不变，但可提高大倾角稳性。 1.2.6 动稳性曲线、对船舶稳性的要求 1.与静稳性的区别 静 稳 性 动 稳 性 受力性质 静态外力作用 动态外力作用 表 征 复原力矩 MR(力臂 GZ) MR = GZ MR所作功 AR(力臂 ld) AR = ld 平衡条件 当 MR = Mh时，船舶平衡于静倾角 s 当 AR = Ah时，船舶平衡于动倾角 d