自 21 世纪初以来,船体监测系统 (SHMS) 已在军用和民用船舶的最佳运行和结构生命周期管理中得到实际应用。光纤布拉格光栅 [1] 传感器 [2] 被认为是一种有前途的应变传感器技术,可用于恶劣环境,此后在海事领域和其他领域得到了广泛的应用。20 世纪 90 年代中期,挪威国防研究机构 (FFI) 与美国海军研究实验室合作,为挪威皇家海军 (RNoN) 的扫雷舰 KNM Hinnøy [3] 配备仪器。这项工作在 1999 年在挪威皇家海军轻型护卫舰 KNM Skjold [4], [5] 上进行的广泛海上试验中继续进行,其中首次应用了一种通过光纤传感器网络测量整体载荷的方法 [6]。自那时起,SHM 系统已安装在数百艘船舶上,以解决全球载荷、疲劳、晃荡、砰击、冰区作业载荷、乘客舒适度和相关问题 [7]。
适用于海洋环境的铝合金已经问世约 30 年,在减轻结构重量和船体维护方面具有显著优势。然而,铝合金的单位材料成本目前是低碳钢的 5 至 6 倍。与钢相比,使用铝合金通常可减轻船体结构重量约 50%,因此铝船体的总材料成本将是同类钢船体的 2-1/2 至 3 倍。由于铝结构通常不会显著降低船体建造的劳动力成本,因此更高的材料成本会导致整体建造成本相应增加,而这些成本必须转嫁给购买者。这一因素通常将铝的使用限制在以下海洋应用领域:
一项行业调查显示,已安装了 200 多个 HRMS,目前至少有 11 家活跃的制造商。过去的安装都是自愿的,由船东或有特定需求和顾虑的研究人员进行。目前正通过法规(IMO、加拿大海岸警卫队)和船级社行动,努力使 HRMS 安装制度化。IMO 正在为散货船制定 HRMS 规则,ABS、劳氏船级社和 DnV 均提供 HRMS 指南和分类符号。响应制造商调查的六家公司中,除一家外,其他所有公司都使用安装在甲板上的应变计测量基本船体梁响应。大多数制造商提供额外的传感器和功能,包括位置(GPS)、运动(加速度计、陀螺仪)、船体静水压力(外部和油箱内)、天气和运动预测,以及与其他船舶仪器(如速度、功率和货物装载)的连接。
加强筋深度,英寸。杨氏模量,Msi(1Msi = 106psi)应力-应变曲线上的正割模量(=a/E),Msi 应力-应变曲线上的正切模量(= dm/d~),Msi 参数,(t/b)(E/ucy)l/2 船体梁安全深度系数,英寸。4 横截面的惯性矩,英寸。屈曲系数长度,英寸。(船舶;也称梁柱(附录 IV)弯曲力矩,in-lb。屈曲板载荷中纵向半波数,沿载荷法向截面每单位距离的力,lb/in。理论强度关系中柱轴向力的指数,lb。压力,psi 梁上的横向集中载荷,lb。应力比,等式。(18),(19) 圆柱半径(in。)加筋板设计中使用的参数(pal/t),psi 屈曲板板厚中的横向半波数,in。
适用于海洋环境的铝合金已经问世约 30 年,在减轻结构重量和船体维护方面具有显著优势。然而,铝合金的单位材料成本目前是低碳钢的 5 至 6 倍。与钢相比,使用铝合金通常可减轻船体结构重量约 50%,因此铝船体的总材料成本将是同类钢船体的 2-1/2 至 3 倍。由于铝结构通常不会显著降低船体建造的劳动力成本,因此更高的材料成本会导致整体建造成本相应增加,而这些成本必须转嫁给购买者。这一因素通常将铝的使用限制在以下海洋应用中:
船体梁振动是船舶设计师和操作员关注的主要问题,也是船舶设计过程中的优先事项。人们付出了巨大的努力来降低振动水平并减少因振动引起的损坏和噪音。船舶振动衰减是船舶设计的一个重要方面。本报告包含船舶减振研究计划,包括分析计算、模型测试和全尺寸测量。这项工作的主要内容包括:a) 收集和分析减振信息,b) 制定模型测试和数据分析计划,以及 c) 制定全尺寸测试和数据分析计划。以摘要形式介绍了具体技术和推荐程序的讨论,并引用了适当的参考文献。建议代表了报告定稿时振动技术的最新水平。
调查了船舶工程师、造船厂和监管机构,以确定目前和预期的船体方法。调查的结果是,开发了裂纹止裂器分类系统。该分类用于协助系统调查,旨在确定最有吸引力的实际船体裂纹止裂方案。除了描述分类系统外,报告中还给出了示例计算,定量显示了在快速移动裂纹的路径上施加各种机械止裂装置的效果。还提供了有关止裂快速断裂和疲劳所需的理论概念和材料特性的大量背景材料。总之,报告中描述的工作可以作为为船舶设计师制定指南的第一步,在预计结构扰动传播的情况下,以止裂不稳定裂纹