7 500 t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500 t浮吊三维计算模型,以规则海浪载荷作用下船舶摇荡运动加速度作为基础激励,采用谐响应分析方法计算起吊7 500 t载荷时浮吊在海浪作用下的动力响应.计算结果表明,海浪方向为90°时浮吊动力响应比较大;吊重起升至比较高位置时,浮吊动力响应比较大;因船舶横摇大于纵摇,故浮吊的横向位移大于纵向和垂向位移,钢丝绳-吊重横向摆角大于纵向摆角;臂架的最大动应力出现在根部主弦杆处,海浪载荷引起的浮吊结构动应力小于材料屈服强度.     

船用起重机减摇装置设计

针对船用起重机的吊重摇摆抑制问题,设计一种船用起重机吊盘减摇装置,利用2根恒张力减摇索和主吊索在吊盘处形成相对稳定的力的三角形,同时吊盘将减小吊绳及吊重的摆幅。建立吊重在有无吊盘下的运动学方程,在Matlab/Simulink软件中对模型进行仿真分析,对比分析在船舶不同的横、纵摇运动角度下有无减摇装置时吊重的摇摆,结果表明,有吊盘的情况下,吊重的摆角可减小70%左右,通过搭建试验平台进行试验,得到有吊盘时,吊重的摆角可减小60.7%左右,验证了减摇装置的有效性。     

双船浮吊系统在不规则波作用下动力响应研究

基于起重船在风、浪、流等载荷作用下会引起吊物的大幅度摆动,通过建立吊物系统的动力学模型分析浮吊系统在不规则波作用下的运动响应,研究波高、波向、吊放速度以及波长与船长之比等因素对吊物摆角与吊索张力的影响。得到的结论可用于吊物系统摆动的预测与控制,可供设计者参考。     

船舶横倾姿态动态调整控制设计与仿真

针对船舶航行过程中,由于不均布载荷和随机海浪的作用导致发生不规则横倾运动的问题,通过集成横摇模型和减摇水舱控制系统,建立Matlab下的船舶浮态调整仿真模型。该模型控制系统采用PID控制算法,通过调整水舱水量保证船舶竖直的浮态位置。同时,分析不同遭遇角、波高下的海浪对船舶姿态的影响,并在该模型基础上设计了Kalman滤波器来滤除波浪干扰信号,确定船舶在不均布载荷作用下的真实横摇角度,证明Kalman滤波的实用性。通过比较仿真结果和理论计算值,确定横倾模型的正确性,同时验证该控制系统有利于提高船舶的横倾稳定性和安全性。     

工程浮吊浅水系泊定位时域运动分析

为考察在风浪流的联合作用下,锚泊定位的工程浮吊的运动,拟建立船舶运动微分方程模型,采用数值模拟方法对船舶运动进行仿真,得到对应波浪参数的船舶运动响应,并分析船舶响应敏感的波浪方向,为浮吊吊装工作提供依据。结果表明在浮吊在迎浪、随浪工况下,出现了较大的纵荡位移;在横浪工况下出现了较大的横荡位移。但是在斜浪工况,船体总体响应幅值不大。浮吊在吊装工况下应该尽量采用斜浪,避免过大的运动响应,影响吊装;同时增加系泊力可以有效的减小浮吊位移。     

滚装船在波浪中横摇时船上滑动重载荷的同步效应

滚装船中车辆等重载荷由于固定装置失效而随船摇荡作自由滑动时,往往由于反复碰撞致使在甲板上作自由滑动的重载荷随着时间增多.由于波浪和内部滑动车辆共同作用,使滚装船的横摇加剧.这是许多滚装船发生倾覆的重要原因之一.本文对由滚装船和两辆滑动车辆组成的浮基多体系统,取滚装船的横摇角和两辆自由滑动车辆在甲板上的横向位移为此系统的三个自由度,运用多体系统动力学方法,建立了系统的动力学方程.以某型海峡滚装渡轮为例,对在两辆车自由滑动和波浪共同作用下的滚装船浮基多体系统的横摇响应和车辆位移响应进行了数值计算,得出了多个自由滑动的重载荷因相互碰撞在舷侧舱壁的约束下随着时间的延长其运动将趋于同步的结论.     

船用起重机吊盘式机械防摇系统的设计与试验

由于风、浪、流、涌等多种海洋环境载荷的影响,船舶会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、升沉六自由度运动,船舶的这种基座扰动进而会导致吊重产生大幅度摇晃。针对该问题,提出一种吊盘式机械防摇方案,并搭建船用起重机吊盘式机械防摇系统实验台开展验证实验。通过多组对比实验验证了方案可行性,得到船用起重机吊盘式机械防摇系统对于不同绳长、不同基座运动条件下的吊重摆角时变曲线。实验表明：在无减摇控制时,主吊索的面外角最大值达到13.6°,面内角最大值达到15.5°；而有减摇控制时,主吊索的面外角最大值仅为1.2°,减摇效果达到90%以上,面内角最大值仅为5.9°面内角减摇也达到60%以上。     

动力定位作用下S型铺管作业耦合运动分析

文章建立了S型铺管船的船体、托管架和管线动态耦合模型。考虑了海浪、风和海流载荷作用下以及动力定位系统的控制下,分析时域内管道对船舶运动和受力特点的影响。主要包括：建立起重铺管船的动力定位运动模型,建立基于碰撞-接触原理的V型托辊和托管架模型,设计具有PID伺服系统的张紧器模型,提供连接托管架和船尾的非线性弹性铰接模型。进行时域动态模拟得到结果,通过与非铺管作业工况下的运动响应的对比表明,管线对船舶横摇运动影响较大,对纵摇和垂荡运动有一定程度的影响;管道对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的受力影响极大。     

船用起重机吊盘式机械防摇系统的设计与试验

受风、浪、流、涌等多种海洋环境载荷的影响,船舶会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡六自由度运动,船舶的这种基座扰动进而会导致吊重发生大幅度摇晃。针对该问题,提出一种吊盘式机械防摇方案,并搭建船用起重机吊盘式机械防摇系统试验台开展验证试验。进行多组对比试验验证方案的可行性,得到船用起重机吊盘式机械防摇系统在不同绳长和不同基座运动条件下的吊重摆角时变曲线。试验结果表明:在无减摇控制时,主吊索的面外角最大值达到13.6°,面内角最大值达到15.5°;有减摇控制时,主吊索的面外角最大值仅为1.2°,减摇效果达到90%以上,而面内角最大值仅为5.9°,减摇效果也达到60%以上。     

动力定位作用下S型铺管作业耦合运动分析（英文）

文章建立了S型铺管船的船体、托管架和管线动态耦合模型。考虑了海浪、风和海流载荷作用下以及动力定位系统的控制下,分析时域内管道对船舶运动和受力特点的影响。主要包括:建立起重铺管船的动力定位运动模型,建立基于碰撞-接触原理的V型托辊和托管架模型,设计具有PID伺服系统的张紧器模型,提供连接托管架和船尾的非线性弹性铰接模型。进行时域动态模拟得到结果,通过与非铺管作业工况下的运动响应的对比表明,管线对船舶横摇运动影响较大,对纵摇和垂荡运动有一定程度的影响;管道对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的受力影响极大。     

全回转起重船多系统耦合运动响应仿真分析

根据运动学基本原理,计入船-吊物、船-锚链耦合影响以及起重船自身受到的外环境载荷,建立船舶多系统运动模型。利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,对多系统耦合作用下的船舶运动进行数值分析。分别在不同的遭遇浪向角和不同的吊臂回转角下,对船舶在各自由度上的位移进行比较,得到其对船舶运动参数的影响规律。结果表明:起重船运动过程中因计入多系统耦合影响,自身运动也表现出更为符合实际的运动特性,为准确预报全回转起重船多系统的运动响应提供了更为科学的理论依据。     

海上风电浮船分体安装运动响应数值仿真分析

本文采用数值仿真手段分析浮吊船的运动响应以确定采用浮吊船进行风电机组分体安装的可行性。利用基于边界元法的水动力学数值仿真的手段，计算强峰1800和苏连海起重08两艘起重船的浮体运动响应RAO。采用频域谱分析的方法，计算随机波条件下两船吊钩位置的垂荡运动响应谱，并通过波浪谱统计规律确定船舶的最大运动响应以及加速度响应，以确定风电机组分体安装的可行性。     

超深水钻井隔水管动力分析理论研究与数值模拟

随着钻井作业向深水(500～1 500m)和超深水(1 500m以上)发展,在交变海洋环境载荷波浪力、海流力和浮式钻井平台运动的共同作用下,隔水管的动态响应更加显著.文中探讨了隔水管侧向振动的数学模型、动态特性分析中的结构与环境载荷建模技术及其非线性动力分析方法,研究并对比了不同分析方法在计算效率、计算精度和工程适用性等方面的差异.介绍了时域内应用ABAQUS软件进行超深水钻井隔水管非确定性动力分析的算法与详细流程,算例比较了不同边界条件对深水钻井隔水管动态特性的影响.研究表明,时域非确定性分析最为精确但需要时间最长,且只能采用线性AIRY波浪理论;理论上,海流主要引起隔水管动态响应的时不变部分,但该时不变部分不等同于海流引起的隔水管静态响应,一种简化方法只将海浪与钻井船运动作为动载荷而不考虑海流对动态响应的贡献;钻井船运动和波浪载荷是隔水管动态响应分析主要的动载荷,对于超深水隔水管来说,钻井船运动是首要的动载荷,其慢漂运动对隔水管性能有重要影响,而波浪仅对隔水管局部产生作用.     

3000t超大超高型浮吊船起重机安装工艺

针对建造、安装大型浮吊船起重机部分的问题,对浮吊船体下水后用另一艘浮吊船安装起重机各部件的一般工艺方案进行改进,创新设计了船体在船坞合拢的同时利用船坞轨道式龙门起重机分部件安装起重机的新工艺,缩短了起重船整体建造周期,极大降低了起重机的安装成本.     

Inhomogeneous wave load effects on a long,straight and side-anchored floating pontoon bridge

In this paper, we present a numerical study on the hydroelastic response of a 4.6 km long fjord crossing floating bridge subjected to wave loads. The bridge is straight in design and supported by 35 pontoons along its full length. To limit the response to horizontal loads, four clusters of deep water mooring lines are engaged to increase the transverse stiffness of the bridge. Owing to the very large span across the fjord, inhomogeneity in the wave field exists. This study examines the various effects of inhomogeneous wave loads on the dynamic responses of the floating bridge. These include the spatial variations of the wave direction, significant wave height and peak period as well as the coherence and correlation of waves along the entire length of the floating bridge. For the purpose of comparison, the dynamic bridge responses under homogeneous wave load cases are also studied. In addition, the effects of wave load components and short-crestedness are presented and discussed.     

东海涌浪环境下大型起重船吊装组块耦合运动响应数值模拟研究

我国东海海洋环境复杂,经常出现小波高、长周期的涌浪.长周期涌对系泊大型起重船吊装海洋平台上部组块影响比较大,尽管涌的波高较小,但是,吊物组块运动幅度明显比同等波高海况时的要大,严重影响了海洋平台的安装施工效率和进度,甚至威胁作业安全.本文采用水动力势流软件,建立系泊-大型起重船(包括吊臂)-索具-大型组块吊物的耦合运动模型,研究复杂涌浪环境下耦合系统运动响应特性及其机理,并开展了参数敏感性分析,讨论对耦合响应影响因素.最后,对东海涌浪情况下起重安装施工,提出了降低吊装组块运动响应的建议措施.     

港珠澳大桥接头吊装下沉过程的多体动力学分析

为了求解港珠澳大桥沉管隧道最终接头在安装过程中的运动位移,首先,利用ANSYS-AQWA软件建立了接头安装过程的系统水动力模型,得到了不同有义波高和波向下浮吊船的运动响应.然后,基于Kane方法建立了浮吊系统的多体动力学模型,通过编写相应的计算程序,并将浮吊船的运动作为系统的输入,计算得到了不同工况下接头的运动轨迹.计算结果表明:接头在空中和水中的运动位移幅值差别很小;接头的位移幅值随着波浪有义波高的增大而增大;相对于其他波向,波向为0度时,接头的运动位移最大.该理论计算方法及相关结论可以为港珠澳大桥最终接头的安装提供参考.     

Nonlinear hydrodynamic responses of submerged moving payload in vicinity of a crane barge in waves

The wave interaction with a submerged cylindrical payload subjected to constrained motions in presence of a nearby floating crane barge is investigated in the three-dimensional numerical wave tank using a fully nonlinear potential flow model in the time domain. Numerical simulations are carried out to investigate the hydrodynamic features of this submerged payload under pendulum motion in water waves as well as while it moves towards the sea bed at a constant vertical velocity. It is known that the presence of multiple side by side floating bodies in waves can create significant drift motion. In the present study the similar drift motion is observed for the side by side floating barge and submerged payload and it appears that the submerged payload under constrained motions may face a very large mean drift motion of nearly seven times that of the incident wave amplitude in the beam sea upstream condition. Emphasis is also given towards investigating and understanding the influences of natural frequency of the payload and shielding effect due to the presence of the floating barge. It is found that natural frequency coupled with shielding effect generates remarkable low frequency components in payload responses both in the head sea and the beam sea situations. The effect of different cable lengths, wave maker frequencies and downward moving velocities on payload responses under several geometric setups are studied and compared, and interesting features such as increased low frequency movement of the payload near the natural frequency region and existence of considerable low frequency motions even at a greater depth (while the payload is quite below the free surface) are observed.     

深水起重铺管船横摇运动性能分析(英文)

For a large floating vessel in waves,radiation damping is not an accurate prediction of the degree of roll unlike other degrees of freedom motion.Therefore,to get the knowledge of roll motion performance of deepwater pipelay crane vessels and to keep the vessel working safety,the paper presents the relationship between a series of dimensionless roll damping coefficients and the roll response amplitude operator(RAO).By using two kinds of empirical data,the roll damping is estimated in the calculation flow.After getting the roll damping coefficient from the model test,a prediction of roll motion in regular waves is evaluated.According to the wave condition in the working region,short term statistics of roll motion are presented under different wave parameters.Moreover,the relationship between the maximal roll response level to peak spectral wave period and the roll damping coefficient is investigated.Results may provide some reference to design and improve this kind of vessel.     

起重船波浪载荷直接计算与规范计算比较研究

采用基于三维频域线性水动力理论的波浪载荷计算软件Wave Loads Calculation System对1 600 t全回转浮吊船进行了波浪载荷计算(主要指垂向弯矩与剪力),得到不同工况下载荷分布的特点.并将计算结果与中国船级社《钢质海船入级规范》中的规范计算结果进行了比较.研究表明:起重船由于其船型、质量分布和载荷工况不同于运输船,规范计算公式无法对其波浪载荷做出合理评估,而采用直接计算方法,能够根据装载状态,较为准确和详细地预报船体波浪载荷及其分布.