改装设计对风电安装船总纵强度和局部强度的影响研究

• 作 者: 王哲远
• 机 构: 哈尔滨工程大学
• 出 处: 哈尔滨工程大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 风电安装船 总纵强度 局部强度 船体结构 改装设计

风电是一种绿色的能源,人类对风电的开发利用已经从陆地延伸到了海洋。近年来,世界各国都对海上风电项目给予了充分重视,由此,风电安装船作为建设海上风电场的关键设备,也越来越受到人们的关注。目前世界上存在着大量改装成的风电安装船,活跃在海上风电场的建设中。由于改装的风电安装船受到不同环境载荷的作用,其结构强度一直是船舶与海洋工程领域关心的课题。为此,本文将以一艘改装自散货船的风电安装船为研究对象,讨论改装设计对其总纵强度和局部强度的影响规律,旨在为相关风电安装船的结构强度研究提供参考。首先,叙述了本文的研究背景和意义,阐述了风电安装船的基本结构特征,通过调研,回顾了直接计算方法在船舶结构强度分析中的应用和发展动态,为本文的研究提供了基础。其次,根据目标船的结构特征,采用有限元建模方法,建立了风电安装船的三舱段和全船三维有限元模型,并且讨论了不同的边界条件选取依据。在此基础上,参考ABS和CCS的相关规范,给出了船体受到的不同载荷类型以及载荷的作用过程。通过对比分析,明确了合适规范的计算方法,确定了作用在船体上各载荷的分布和大小,给出了载荷的施加方式。再次,依据上述目标船三维有限元模型,基于有限元理论,研究了改装设计对风电安装船结构总纵强度的影响,着重分析了改装设计对船艉结构强度的影响,提出了相应的结构改进建议。而且,对比分析了三舱段模型与全船模型强度计算结果,总结了两种模型各自的优点和缺点,并给出了优先选用三舱段模型的适用条件。最后,论文研究了改装对风电安装船局部强度的影响特性,以吊臂搁架这一典型结构的改装为例,分析了改装区域的甲板局部强度;之后提出了三种改进结构局部强度的方案,并结合各方案的局部强度计算结果以及经济性、施工难度等因素,选出最优方案。