液貨船液艙晃蕩問題研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，對于液化天然氣（LNG）、液化石油氣（LPG）等能源的消費需求也在快速增長，這大大刺激了船舶運輸技術(shù)的不斷提高，從而開發(fā)了大型液化天然氣船（LNG船）、超大型液化氣船（VLGC船）等液貨船。大型LNG、VLGC船液艙寬度大，裝載深度高，在帶來更大裝載能力的同時，也帶來了一定的安全隱患，其在航行過程中可能發(fā)生更劇烈的晃蕩，產(chǎn)生的沖擊壓力會威脅到艙壁以及船體結(jié)構(gòu)的安全。因此，晃蕩載荷已經(jīng)成為大型液貨船安全性評估的重要內(nèi)容

2、之一，如何降低晃蕩載荷、保證船舶結(jié)構(gòu)的安全，是當(dāng)今迫切需要解決的問題。
　　針對液貨船液艙的晃蕩問題，本文主要做了以下工作：
　　（1）討論了數(shù)值模擬液體晃蕩的基本控制方程以及相應(yīng)數(shù)值方法；
　?。?）開展了液艙模型晃蕩試驗，內(nèi)容包括試驗方法設(shè)計、試驗結(jié)果的分析及評估等，并分別進行了LNG，VLGC船液艙模型晃蕩試驗，在對試驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對比討論了裝載率、激勵頻率等參數(shù)對于晃蕩沖擊壓力的影響；
　?。?）計

3、算分析了VLGC船液艙內(nèi)水平桁、強肋框和制蕩艙壁等內(nèi)部結(jié)構(gòu)對于晃蕩壓力、內(nèi)部液體固有頻率的影響；
　?。?）研究討論了液艙內(nèi)部液體密度、粘性以及氣體壓力等參數(shù)對晃蕩沖擊壓力的影響；
　　（5）對考慮泵塔結(jié)構(gòu)的LNG液艙模型進行了晃蕩試驗，試驗結(jié)果表明泵塔結(jié)構(gòu)不會影響液艙內(nèi)部液體的固有頻率。同時測量了泵塔頂部的受力情況，并與數(shù)值方法做了對比，該數(shù)值方法首先由Morison公式及晃蕩數(shù)值模擬得到晃蕩載荷，進而對泵塔進行結(jié)構(gòu)強度分

4、析。
　　本文研究的創(chuàng)新性可以總結(jié)為以下三個方面：
　?。?）設(shè)計了大型LNG船液艙模型晃蕩試驗方法，通過分析試驗結(jié)果表明，LNG液艙70％H高度以上的艙壁是受到晃蕩沖擊壓力最大的危險區(qū)域，液艙縱搖運動時，70%H是最危險裝載高度；液艙橫搖運動時，52.5%H是最危險裝載高度，一旦船舶運動頻率接近艙內(nèi)液體固有頻率，會產(chǎn)生最大的晃蕩沖擊壓力；
　?。?）設(shè)計并進行了含有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的VLGC船液艙模型晃蕩試驗，驗證了數(shù)值方法

5、的準(zhǔn)確性。通過對VLGC液艙數(shù)值模型的研究，表明內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然能夠減小共振頻率下的晃蕩沖擊壓力，但是，如果某一外部激勵頻率更接近于含內(nèi)部結(jié)構(gòu)液艙液體的固有頻率，相比不含內(nèi)部結(jié)構(gòu)的液艙，含內(nèi)部結(jié)構(gòu)的液艙受到的沖擊壓力反而可能更大。因此，液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需結(jié)合船舶實際航行工況優(yōu)化合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
　　（3）提出了考慮泵塔結(jié)構(gòu)的LNG液艙模型晃蕩試驗方法，通過測量晃蕩壓力和泵塔頂部支座力，分析了泵塔對于晃蕩的影響，以及泵塔結(jié)構(gòu)在晃蕩載荷下