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基于多參數的船舶拉錨集成仿真研究匯報人：石發亮學號：31408010指導教師：李瑞副教授TheStudyofAnchorTestIntegratedSimulationBasedonParameters

目錄CONTENTS一、研究背景及意義二、理論研究三、船舶拉錨模擬仿真四、系統方案設計五、實例應用六、總結展望PARTONE研究背景及意義研究背景及意義4錨泊系統是船舶重要組成部分，實船錨系工作時有可能出現卡錨、錨與船體外殼碰撞的問題。傳統木模拉錨試驗：使用木材按一定比例，制作船體及錨系模型，使用其做模型試驗。ProblemSolution1Solution2計算機仿真船舶拉錨：在仿真軟件中建立三維模型，虛擬樣機的形式仿真船舶拉錨。研究背景及意義5國內研究現狀國外研究現狀題目作者《57000噸級散貨船錨唇設計及拉錨試驗仿真分析》邱小虎；王明強；劉志強；李學軍《基于虛擬樣機技術的VLCC錨系運動仿真研究》李純金；劉志強；王明強；邱小虎《船舶錨系三維建模及拉錨試驗的仿真分析》劉貴杰；王猛；張蘭昌；陳文平；董志強《80300DWT散貨船錨鏈筒及凸臺的放樣及各開口的定位》艾記平《船舶拉錨試驗仿真系統研究》吳尚華國家現狀日本三維（3D）計算機輔助船舶設計系統，這種系統被稱作“上游”船舶設計系統韓國推出了“CIMS”造船系統，貫穿于設計、制造、管理，有效推動了船舶工業的進步歐洲國家從船舶設計到船舶布置，從車間生產信息到數據庫共享等都全面的實現了計算機化研究背景及意義6摩擦力有差異木質模型與實際模型質心不同，運動有差異木模制作麻煩，耗費大量人力物力模型修改耗時，試驗周期長傳統木模拉錨試驗計算機仿真船舶拉錨沒考慮船舶運動對拉錨的影響，與實船拉錨情況有差距本次研究內容及意義本次將考慮船舶運動對船舶拉錨的影響，模擬仿真船舶在受到風浪流、系泊繩和護舷等多因素共同作用時的拉錨情況——基于多參數的船舶拉錨集成仿真。結果更加真實可靠PARTTWO理論研究錨系運動理論研究8密舍爾斯基方程起錨提鏈過程拋錨滑鏈過程由于系統隨著錨和錨鏈進入水中，系統質量可看做逐步減少，因此屬于質量減少的變質量問題。設某時刻主體的質量為m。以后時刻主體的質量不斷減少，系統的外力為重力。假設某時刻主體的質量為m(已被提起的部分)，以后時刻主體的質量不斷增加。系統外力為錨機拉力F1、拉起部分鐵鏈的重力G1、以及水對錨鏈的力F2，代人密舍爾斯基方程：假設錨鏈環是均勻密度ρ作用在主體的合外力變質量系統的主體質量為主體和微元合并前的瞬時速度主體速度船舶運動理論研究9本次研究中，船舶在碼頭停泊時，由護舷、系泊纜、風浪流對船舶的聯合作用是非線性的，因此要在時域下研究該問題。船舶運動計算Cummins（1962）提出的遲滯函數法頻域理論下計算得到的波浪激振力、船舶的附加質量與輻阻尼時域理論下船舶的波浪作用力、附加質量與遲滯函數傅里葉變換船舶運動響應和系泊系統內部應力求解船舶時域運動方程PARTTHREE船舶拉錨模擬仿真船舶拉錨模擬仿真11根據型線圖、錨尺寸資料，建立三維模型第一步的試驗內容第一步第二步第三步第四步計算船舶在碼頭系泊的運動響應。第二步的試驗內容模型裝配，添加運動副和力。進行實船拉錨仿真第三步的試驗內容根據仿真結果修改錨鏈筒位置和角度。第四步的試驗內容船舶拉錨模擬仿真121建立三維模型Solidworks具有強大的建模功能，建模流程為：建立或選取基準特征→基礎實體特征→工程特征→特征修改→

添加材料材質、渲染處理。船舶拉錨模擬仿真132船舶運動計算AQWA水動力學軟件，主要步驟有：模型建立（geometry），網格劃分（model），設置（stup)，求解（solution）及生成結果（results）。頻域分析頻域分析T/sx/my/mz/mrx/°ry/°rz/°0107.21950.1155522.9907040.484711-5.55E-031.44E-020.05107.21950.1158742.9907050.485633-5.56E-031.48E-020.1107.21950.1167752.9906570.487678-5.60E-031.58E-020.15107.21980.1181652.9905120.490127-5.72E-031.76E-020.2107.22020.1199752.9902770.492938-5.92E-032.00E-020.25107.22080.1221412.9899580.496069-6.18E-032.30E-020.3107.22150.1246092.9895610.499484-6.51E-032.66E-020.35107.22250.127332.9890880.503154-6.88E-033.08E-02…………………船舶拉錨模擬仿真143模型裝配&模型修改收錨過程仿真，添加配合，定義接觸、添加引力、添加船體運動結果、添加牽引力，調整裝配圖，使錨與錨鏈自由下垂。放錨過程仿真，添加配合，定義接觸、添加引力、添加船體運動結果，調整裝配圖，使錨桿完全收入錨鏈筒、錨爪與錨凸臺貼合。最小距離為998.69mm最小距離為887.63mmPARTFOUR系統方案設計系統方案設計16功能需求分析基于SolidWorks二次開發的參數化建模功能船舶碼頭系泊狀態下的運動響應計算功能在數據庫技術支持下，實現數據共享系統模塊劃分&功能需求分析系統方案設計17數據流程分析對于該船舶拉錨集成系統而言，需要設計人員輸入的包括兩類信息，一類是三維模型信息，另一類是參數信息。LACS提出的舾裝數計算方法系統方案設計18系統界面系統方案設計19系統界面系統方案設計200301SolidWorks提供了二次開發的接口，可以采用VisualC++、VisualBasic、C#等語言進行開發。02SolidWorks中含有Workbench插件。MicrosoftAccess2007能夠與VisualBasic非常好的融合。實現方法PARTFIVE實例應用實例應用221船體模型及錨系模型建立船體模型建立，建模流程為：建立或選取基準特征→基礎實體特征→工程特征→特征修改→

添加材料材質、渲染處理。錨系模型建立，單擊【SolidWorks】/【船舶拉錨集成仿真系統】/【錨系參數化建模】進入，彈出【錨系參數化建模】對話框。輸入所需要的參數，完成自動化建模。實例應用232船體運動計算單擊【SolidWorks】/【ANSYS15.0】/【ANSYSWorkbench】，在【Toolbox】中選擇【HydrodynamicDiffraction】、【HydrodynamicTimeResponse】分析模板，并將HTR分析與HD分析，通過Solution串聯。雙擊Geometry，并在其中導入76000DWT.IGS船體模型文件，在距離船體1m的距離，使用【Box】功能創建碼頭模型，將水線高度向上移動14.57m，使用【Slice】功能切分水線。船體模型導入&碼頭模型建立&切分水線船體模型設置系泊繩、護舷設置網格自動劃分頻域分析流載荷風載荷波浪載荷實例應用243船舶拉錨模擬仿真單擊【船舶拉錨集成仿真系統】/【船舶拉錨仿真模塊】，新建裝配圖，依次插入4.5.1中所有零件，添加配合進行裝配。單擊【工具】/【干涉檢查】進行模型干涉檢查，根據是否發生干涉調整模型位置。進入motion分析模塊，添加引力，添加接觸設定錨鏈筒和錨鏈的滑動摩擦系數。添加【線性馬達】并導入數據點文件，使得船舶具有六個方向的運動。點擊motion分析按鈕進行計算。測量運動過程中錨與船體外板的最小距離，觀察運動停止后錨爪是否與錨凸臺緊密貼合、錨頭是否與錨唇緊密貼合。根據實驗結果對錨鏈筒位置和角度，錨凸臺和錨唇形狀進行相應更改。直至拉錨仿真滿足檢驗要求，確定最終錨系設計參數。PARTSIX總結展望總結展望2601論文完成工作1以76000DWT散貨船為例，在AQWA中計算碼頭中的船舶運動，在SolidWorks中完成建模以及拉錨模擬仿真，對仿真結果進行分析，得出符合規范要求的結論。2分析了計算機虛擬技術發展現狀以及當今船舶拉錨試驗仿真的現狀，對比分析了傳統木模拉錨試驗與計算機模擬仿真拉錨試驗的利弊，闡述了計算機仿真拉錨試驗的優勢。3應用VB.NET語言對SolidWorks二次開發出基于多參數的船舶拉錨集成仿真系統，提出了系統的總體設計方案，介紹了該系統能夠實現的功能。總結展望2702未來展望本次研究僅是針對一條船即76000DWT散貨船的拉錨試驗模擬仿真進行研究，拉錨試驗模擬仿真系統信息還不夠完善，距離真正應用到實際生產還需要完善更多信息，如零件庫