cmhi163半潜式起重生活平台拖带系统设计及有限元分析(附件)【字数：18612】
摘 要摘 要我国船舶行业经过近几十年的发展，逐渐地衍生出了以拖带运输为主要体系的拖航方法。近些年来，中小型企业以及城乡个体单位船舶行业的发展愈加迅速，船舶拖航作业发展也越来越快，因此对拖带系统的发展需求也是越来越大。然而，关于拖带系统的科研发展情况其实并不容乐观，如若在基本情况上进行深入的探讨分析，便会发现诸多缺陷与不足，甚至已研发出的许多拖带设备已不满足时代要求，所以现在我国的拖带系统，依然存在着许多的问题与不足去等待探究与改善。本文主要论述CMHI-163项目拖带系统设计及通过有限元分析进行的强度校核。设计根据中国巨力集团所提供的《GIVE ME WHERE TO STAND AND I WILL MOVE THE WORLD》中的母型进行选材与系统布置，采用西门子开发的FEMAP软件进行有限元分析以完成强度校核。论文共有五章内容，第一章绪论部分主要介绍了我国拖带系统当下发展状态及未来展望；第二章对拖带系统在高科技设备以及工作中的应用（深拖系统与声学定位）进行了一定的研究与分析；本文后三章是全文的重点内容。第三、第四章是本文的设计部分，分别介绍了此次设计的主要参考规范及设计流程；最后一章即为强度校核部分，所用软件为FEMAP有限元分析软件，文中对此软件有相应介绍。关键词半潜式起重生活平台；拖带系统；有限元分析；设计；规范
目 录
第一章 绪论 1
1.1 拖带系统的一般概念 1
1.2 我国拖带系统现状 1
1.3 拖带系统未来的发展趋势 4
1.4 海上拖航阻力的估算方法 4
1.5 本文研究内容及意义 6
第二章 拖带系统在先进工作中的应用 8
2.1 概述 8
2.2 水下定位方法 8
2.3 融合导航技术 10
2.4 小结 10
第三章 拖带系统设计准则 11
3.1 非自航船舶拖曳系统设备配置 11
3.2 典型拖曳布置图示例 12
3.3 拖曳布置注意事项 14
3.4 设备订货持证要求 15
3.5 拖曳系统设备相关标准 16
3.6 特殊事项检查要求 16
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四章 CMHI163半潜式起重生活平台拖带系统设计 17
4.1 牵引装置和设备 17
4.2 移动设备 18
4.2.1 浮桥甲板上的设备 18
4.2.2 在导航甲板上的设备 18
4.3 承载设计 18
第五章 CMHI163半潜式起重生活平台拖带系统有限元分析 20
5.1 FEMAP软件介绍 20
5.2 简介 22
5.3 设计标准 22
5.4 有限元素模型描述 25
5.4.1 坐标系 25
5.4.2 FEA模型中的单元系统和元素类型 25
5.4.3 结构建模范围 25
5.4.4 尺寸和材质 28
5.5 边界条件 30
5.6 设计负载 34
5.6.1 死载 34
5.6.2 功能负载 35
5.7 负载箱 35
5.7.1 基本负载情况 35
5.7.2 负载组合 36
5.8分析结果 36
5.8.1 FEA结果数据 36
5.8.2 支架检查 38
5.8.3 针位置的应力检查 40
5.8.4 基准位置的应力检查 41
5.8.5 引脚应力检查 41
结 论 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
附 录 48
第一章 绪论
1.1 拖带系统的一般概念
船舶及海洋平台拖带作业，可按不同的航驶地区将其划分：锚地拖带、海上拖带、内河拖带、港口拖带。亦可按拖带方法将其划分为：顶推、绑拖（傍拖）、首拖和吊拖等。本节主要介绍第二种划分方法的几种拖带形式[1]。
顶推是用缆索或顶推设备将拖船的船首固系于驳船的船尾，从而推驶驳船向前行进。顶推的操控性能较为优越驳船所受阻力比之吊拖有所减少，进提高了推轮的工作效率，因此顶推法在内河运输中得到广泛使用[2]。巨型船舶在港内掉头时也常使用顶推法进行协助作业。
绑拖是将拖船系绑于被拖船舶的尾部舷边，因此绑拖是船靠船的拖带作业。有着船队实际长度减短、操控行驶时更为灵活等优点。适用于协助驳船靠离码头，以及在港内和江河狭窄航道中的拖带等作业。在锚地和港口中，此方法也被广泛使用。
首拖的主要作业形式为全回转导管螺旋桨港作拖轮，常被用在协助大型船舶驶离码头[3]。
吊拖又被叫做尾拖，把拖船与被拖船距离拉大，使拖船至于前方，利用拖缆牵引被拖船。如果拖缆的总长高于拖船总长度的七倍以上，则吊拖船组的航行阻力会比绑拖船组更小。若是在海上进行拖带工作，拖缆的总长度不可以小于200米[4]。拖缆的长度应随着被拖船舶的大小以及拖航行驶速度的快慢而加长或减短。其中气候现象，也影响着拖缆应调控的长度。吊拖法在拖船的牵引力上有至关重要的作用，尤其适合在海上进行距离较远的拖带工作，因此吊拖法是目前在海上进行拖航作业的主要方法。
1.2 我国拖带系统现状
我国现代大部分船厂以及海洋平台建造工厂，都地处长江中下游地带。在其中，内陆河尤为广泛，含水量极高，以长江为主，京杭大运河为辅，形成了领先于世界的水面运输作业平台[5]。经过中华人类发展文明几十年的变迁与演化，逐渐大致衍生除了以拖带运输为主运输体系的拖航方法。最近几年发展中。随着中小型企业以及城乡个体单位船舶行业的发展，船舶拖航作业发展越来越快，而且船舶及平台的重量也越来越大。
因考察与工作地点的局限性，本章着重介绍江苏省内的船舶及平台拖航系统的发展现状。
在苏北大运河，江苏省以领先于世界的科研发展技术，已率先研制出2×1500dwt和2×2000dwt大规模重量级顶推船队。在当时，这已是江苏省历以及全国船舶业已是一个重大突破。直至现阶段，拖船队作为大型散货运输的主要船队，也有着其他相似科技不可比拟的优势，比如其拖带量大、所受风、浪、流等海上关键阻力因素的阻力大幅减小，因此很适合在浅水区域以及多弯道河流及海洋区域的航道进行作业。近几年内，这种拖航工具，仍然是我国大多省份和地区的多数船厂以及海工制造厂的最主要的海上拖航手段之一。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 拖带系统的一般概念 1
1.2 我国拖带系统现状 1
1.3 拖带系统未来的发展趋势 4
1.4 海上拖航阻力的估算方法 4
1.5 本文研究内容及意义 6
第二章 拖带系统在先进工作中的应用 8
2.1 概述 8
2.2 水下定位方法 8
2.3 融合导航技术 10
2.4 小结 10
第三章 拖带系统设计准则 11
3.1 非自航船舶拖曳系统设备配置 11
3.2 典型拖曳布置图示例 12
3.3 拖曳布置注意事项 14
3.4 设备订货持证要求 15
3.5 拖曳系统设备相关标准 16
3.6 特殊事项检查要求 16
第 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
四章 CMHI163半潜式起重生活平台拖带系统设计 17
4.1 牵引装置和设备 17
4.2 移动设备 18
4.2.1 浮桥甲板上的设备 18
4.2.2 在导航甲板上的设备 18
4.3 承载设计 18
第五章 CMHI163半潜式起重生活平台拖带系统有限元分析 20
5.1 FEMAP软件介绍 20
5.2 简介 22
5.3 设计标准 22
5.4 有限元素模型描述 25
5.4.1 坐标系 25
5.4.2 FEA模型中的单元系统和元素类型 25
5.4.3 结构建模范围 25
5.4.4 尺寸和材质 28
5.5 边界条件 30
5.6 设计负载 34
5.6.1 死载 34
5.6.2 功能负载 35
5.7 负载箱 35
5.7.1 基本负载情况 35
5.7.2 负载组合 36
5.8分析结果 36
5.8.1 FEA结果数据 36
5.8.2 支架检查 38
5.8.3 针位置的应力检查 40
5.8.4 基准位置的应力检查 41
5.8.5 引脚应力检查 41
结 论 44
致 谢 45
参 考 文 献 46
附 录 48
第一章 绪论
1.1 拖带系统的一般概念
船舶及海洋平台拖带作业，可按不同的航驶地区将其划分：锚地拖带、海上拖带、内河拖带、港口拖带。亦可按拖带方法将其划分为：顶推、绑拖（傍拖）、首拖和吊拖等。本节主要介绍第二种划分方法的几种拖带形式[1]。
顶推是用缆索或顶推设备将拖船的船首固系于驳船的船尾，从而推驶驳船向前行进。顶推的操控性能较为优越驳船所受阻力比之吊拖有所减少，进提高了推轮的工作效率，因此顶推法在内河运输中得到广泛使用[2]。巨型船舶在港内掉头时也常使用顶推法进行协助作业。
绑拖是将拖船系绑于被拖船舶的尾部舷边，因此绑拖是船靠船的拖带作业。有着船队实际长度减短、操控行驶时更为灵活等优点。适用于协助驳船靠离码头，以及在港内和江河狭窄航道中的拖带等作业。在锚地和港口中，此方法也被广泛使用。
首拖的主要作业形式为全回转导管螺旋桨港作拖轮，常被用在协助大型船舶驶离码头[3]。
吊拖又被叫做尾拖，把拖船与被拖船距离拉大，使拖船至于前方，利用拖缆牵引被拖船。如果拖缆的总长高于拖船总长度的七倍以上，则吊拖船组的航行阻力会比绑拖船组更小。若是在海上进行拖带工作，拖缆的总长度不可以小于200米[4]。拖缆的长度应随着被拖船舶的大小以及拖航行驶速度的快慢而加长或减短。其中气候现象，也影响着拖缆应调控的长度。吊拖法在拖船的牵引力上有至关重要的作用，尤其适合在海上进行距离较远的拖带工作，因此吊拖法是目前在海上进行拖航作业的主要方法。
1.2 我国拖带系统现状
我国现代大部分船厂以及海洋平台建造工厂，都地处长江中下游地带。在其中，内陆河尤为广泛，含水量极高，以长江为主，京杭大运河为辅，形成了领先于世界的水面运输作业平台[5]。经过中华人类发展文明几十年的变迁与演化，逐渐大致衍生除了以拖带运输为主运输体系的拖航方法。最近几年发展中。随着中小型企业以及城乡个体单位船舶行业的发展，船舶拖航作业发展越来越快，而且船舶及平台的重量也越来越大。
因考察与工作地点的局限性，本章着重介绍江苏省内的船舶及平台拖航系统的发展现状。
在苏北大运河，江苏省以领先于世界的科研发展技术，已率先研制出2×1500dwt和2×2000dwt大规模重量级顶推船队。在当时，这已是江苏省历以及全国船舶业已是一个重大突破。直至现阶段，拖船队作为大型散货运输的主要船队，也有着其他相似科技不可比拟的优势，比如其拖带量大、所受风、浪、流等海上关键阻力因素的阻力大幅减小，因此很适合在浅水区域以及多弯道河流及海洋区域的航道进行作业。近几年内，这种拖航工具，仍然是我国大多省份和地区的多数船厂以及海工制造厂的最主要的海上拖航手段之一。
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