江苏科技大学----不同球鼻型船艏撞击下舷侧结构碰撞性能研究

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1、不同球鼻型船艏撞击下舷侧结构碰撞性能研究刘昆张延昌王自力-1-江苏科技大学船舶与海洋工程学院不同球鼻型船艏撞击下舷侧结构碰撞性能研究StudyontheCollisionCapabilityofSideStructureunderDifferentBulbousBows刘昆，张延昌，王自力（江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003）LiuKun,ZhangYan-chang,WangZi-li(SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineering,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhenj

2、iangJiangsu212003,China)摘要：船舶碰撞一直是船舶力学界研究的热点，但以往的研究主要以改变舷侧结构形式为主，而忽略了撞击船艏形状及刚度对碰撞历程产生的影响。本文利用数值仿真软件MSC/Dytran，对不同形状及刚度的球艏型船艏撞击下舷侧结构的碰撞性能进行了定量的分析研究。结果表明，船艏形状及其刚度对船舶碰撞安全性产生了影响，撞击船艏部与被撞船舷侧的接触面积越大，舷侧结构吸能越多，其碰撞安全性也就越好。柔性船艏可以大大提高极限撞深，从而大幅增加舷侧各构件的吸能，对舷侧结构的碰撞安全性有利。关键词：船舶碰撞；舷侧结构；船艏形状；柔性船艏；数值仿真；碰撞安全性Abst

3、ract:Shipcollisionisthefocusoftheshipmechanics.However,theresearchworkinthepastalwaysignoredtheinfluenceoftheshapeandstiffnessofthestrikingbow.Inthispaper,quantitativecomparisonanalysiswasperformedforbulbousbowswithdifferentshapesandstiffness.Theresultsshowthattheshapeandstiffnessofthestrikingb

4、ulbousbowhaveanimpactonthecollisionsecurity,thelagerofthecontactarea,themoreoftheenergyabsorption,thebettersecurityofthestrokesidestructure.Softbowcangreatlyenhancethelimitedpenetrationandincreasetheenergyabsorptionofeverycomponentinthesidestructure.Soitisgoodforthecollisionsecurityofthesidestr

5、ucture.Keywords:shipcollision;sidestructure;strikingbowshape;softbow;numericalsimulation;collisionsecurity1引言随着世界航运业的迅速发展，船舶的大型化、快速性使得海上交通日益繁忙，航行密度越来越大，船舶碰撞与搁浅事故时有发生。船舶碰撞和搁浅事故往往会造成船体结构破损、货物泄露、环境污染、人员伤亡等灾难性后果。因此，无论是从安全上、经济上，还是从环境保护上来看，对船舶碰撞性能展开研究都具有重要意义。近些年来，国内外众多学者针对船舶碰撞做了大量的研究工作，旨在提高船舶的碰撞性能，并提

6、出了多种耐撞结构形式。值得强调的是，这些研究一味关注被撞船舷侧结构的碰撞性能，而忽略了撞击船艏部的影响，将其简化为一刚性球头。实际上，虽然撞击船艏部相对于被撞船舷侧的刚度很大，但其在碰撞过程中也会发生变形并吸收能量，且这种变形必将对被撞船舷侧结构的碰撞性能产生影响，因此，系统研究撞击船艏部的不同形状及刚度对船舶碰撞性能的影响具有重要意义。本文利用非线性瞬态动力学软件MSC/Dytran对不同形状及刚度的船艏撞击下某VLCC舷侧结构的碰撞性能进行了数值仿真计算，定量研究了撞击船艏部形状及刚度对碰撞历程产生的影响，揭示出不同球鼻-2-型船艏对被撞船舷侧碰撞性能产生影响的一般规律。2不同形

7、状球鼻型船艏撞击下舷侧结构碰撞性能2.1碰撞方案及有限元模型本部分主要针对艏部球鼻与艏柱相对位置的不同对被撞船舷侧碰撞性能的影响进行定量研究。以某VLCC为研究对象，对其在具有不同形状球鼻型船艏撞击下的碰撞性撞击位置能进行数值仿真研究。碰撞模型如图1所示。撞击船球鼻艏（刚体）根据撞击船艏部形状和大小的不同，以及与被撞船相对高度的不同所导致的船艏碰撞接触区域的变化，在保证每次数值仿真球鼻与艏柱分别撞击在相同位置的前提下，概括为三种不同形状船艏的碰撞方案，分别