绞吸船定位桩抗冲击能力的数值研究

针对绞吸船定位桩的破坏问题,采用LS—DYNA软件建立桩土模型,并结合风浪流等环境荷载的计算,对定位桩的抗冲击能力进行数值研究和对比分析,对绞吸船定位桩的安全使用提出了建议。计算结果与实际情况符合较好,所得结论对绞吸船施工具有一定的指导作用。     

基于可靠性的结构优化对绞吸船定位桩应用

移船倒桩系统的定位桩结构是大型绞吸挖泥船的重要结构,是绞吸挖泥船在海上作业的基础性定位设施。目前,国内外对移船倒桩结构系统的研究取得了一定的成果,但主要是静动力分析及安全评定方面。本文基于可靠性的结构优化设计研究,结合绞吸挖泥船的实际工作情况,建立了移船倒桩结构定位桩优化设计模型,确立了随机参数模型,以大型绞吸挖泥船移船倒桩结构为例进行了定位桩基于可靠性的优化设计。算例结果显示了基于可靠性的优化是合理且经济的。     

绞吸挖泥船柔性钢桩原理及分析

柔性钢桩是减缓超大型绞吸挖泥船的定位桩在高海况下受力问题的一种系统装备。文中研究并阐述了绞吸挖泥船柔性钢桩的工作原理,根据某实船算例进行其缓冲能力的分析计算;通过梳理、分析系统各部件间的机械关系和联动机制,在MATLAB软件中建立其数学计算模型。计算结果表明:该系统性能曲线线性程度较高,预压参数对其缓冲能力影响显著,是设计中的重要参数。柔性钢桩通过油缸做功来吸收船体上部分外力,从而减缓定位桩的受力,能有效提高绞吸船在高海况下的可作业性。     

定位桩式游艇码头在波浪及靠泊作用下的动力响应

游艇码头在国内是一种较新的结构形式,为便于上下游艇,游艇码头为浮动式结构,定位桩是应用较多的一种锚固形式。由于全直桩情况下水平荷载引起的位移较大,浮码头自身质量又较小,在受到简谐波浪荷载或船舶靠泊撞击的冲击荷载时,易引起码头结构的动力响应,从而增加了定位桩的内力、降低了结构安全性。在强迫动力响应理论基础上,结合有限元的方法分析定位桩式游艇码头在波浪荷载及靠泊撞击力下的动力响应,并推导出适合游艇码头结构段使用的简化计算方法,为设计工作提供了依据。     

绞吸挖泥船施工受波浪作用研究

绞吸挖泥船在风浪较大的环境施工时,风浪对绞吸挖泥船施工影响较大,严重时会造成钢桩断裂等安全事故。目前的主要措施是根据气象情况及时避风,但波浪对绞吸挖泥船施工的影响一直没有办法定量评估。采用AQWA软件对波浪力进行计算,再把作用力传递到船体和钢桩上,利用有限元软件计算钢桩的承载能力。研究结果表明,"电天牛"系列绞吸挖泥船在波高为1 m,波的频率为0.167 Hz的波浪条件下能正常施工,但钢桩在此波浪条件下的受力接近安全许用应力,因此当波高或周期再增大时,应考虑停止施工。     

“天麒”船自动三缆定位控制系统的设计与实现

为满足绞吸式挖泥船在风浪条件下的施工需求，针对三缆定位控制系统进行了深入研究，开发出一套适合绞吸式挖泥船的自动三缆定位系统，并将该系统成功应用于“天麒”船。该系统采用双PID控制思想，对变频器速度环进行有效控制，可以使得船舶在步进过程中既能保证按施工线方向行走，又可减少风浪流对定位过程的影响，从而实现船舶快速定位，提高施工效率。     

大型绞吸船最小挖宽和挖深的计算方法

针对大型绞吸挖泥船进行硬底质航道疏浚施工时,其最小挖宽和挖深受到限制的问题,提出通过计算确定绞吸船最小挖宽和挖深的解决方案。分别依据标准规范和船舶几何尺寸,考虑多种波浪条件下的绞吸船最小挖深挖宽计算方法,得出某工程大型绞吸船在进行航道施工时的最小挖宽和挖深,经工程实践证明该方法可行。     

浮码头囤船定位桩结构的设计与研究

选取武汉某浮码头囤船定位桩结构为工程实例,利用通用有限元软件Midas Civil,分析了在4种荷载工况作用下桩径、桩距和斜撑对浮码头囤船三桩定位桩结构内力和变形的影响,提出囤船定位桩结构较为合理的桩径和桩距大小,以供浮码头囤船定位桩结构设计者参考。     

长吹距工况下大型绞吸船串联施工技术

天津地区某疏浚工程采用大型绞吸船施工，最远吹距达17 km。针对单艘非自航大型绞吸挖泥船无法满足工程长吹距施工的问题，研究大型绞吸船串联施工技术。通过去除自有闲置绞吸船桥架、钢桩定位等系统，并增设锚缆定位等辅助设备的方式，针对串联施工对大型绞吸船进行适应性改造；通过对串联施工多种工况的理论计算，确定两船的最佳施工间距范围，提升大型绞吸船串联系统的生产率和稳定性，保障工程按期完成。结果表明：大型绞吸船串联施工设备改造方案及施工工艺满足工程长吹距施工要求，降低生产成本，减少船舶停滞，提升生产率约24%,效果显著。     

秦皇岛港煤堆场防风网结构风振响应分析

采用有限元方法对秦皇岛港煤堆场防风网结构在风荷载作用下的静、动力响应进行分析。在静力分析中,采用规范方法计算风荷载,通过有限元方法进行静力计算。在动力分析中,采用风压谱生成风荷载作用时程,通过有限单元方法进行动力响应计算。结果表明,采用规范方法计算风荷载,并考虑1.4的风荷载分项系数后的静力计算结果与采用风压谱生成风荷载作用时程的动力计算结果相近。     

自升式起重平台站立工况总体特性研究

采用有限元计算方法针对起吊能力800t的自升式起重平台站立状态在设计环境载荷作用下的桩腿强度、桩靴支反力、锁紧装置承载力、抗倾稳性及风、浪、流载荷影响因子等内容进行了分析研究,结果表明环境载荷作用方向90°时,桩腿UC值(实际应力与许用应力之比值)最大,对平台桩腿结构最为不利;风、浪载荷对桩腿UC值影响颇大,正确计算风、波浪载荷对平台结构安全评估有重要意义。     

海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究

支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。     

风电安装船风暴自存下总体性能分析研究

随着海上风电的快速发展,风电安装船作为建设海上风电场的关键设备得到了广泛应用,由于其工作于恶劣的海洋环境中,保证其安全尤为重要。本文针对一自升式风电安装船,探讨了其在风暴自存下的载荷种类和计算方法,应用ANSYS软件建立了整体结构的有限元模型,通过施加相应的边界条件和外载荷,对其总体性能包括全船结构强度、锁紧结构承载性能、预压载性能、抗倾稳性及桩靴承载性能进行了分析。分析结果表明,风电安装船在风暴自存工况下总体性能满足使用要求。论文研究成果可为同类船型的设计分析提供参考。     

适用不同入泥深度的海上吊装运输船桩腿设计与分析

为适应不同入泥深度的要求,对最大排水量为8000t、最大工作水深为15m的海上风电吊装运输专用船桩腿进行了设计研究。采用加长桩腿的方法,适用不同的入泥深度;在风载、海流载荷和波浪载荷计算的基础上,综合应用结构单元和多点运动耦合单元建立桩腿的柔体有限元分析模型,并分别对加长前后的桩腿进行了典型工况下力学性能对比分析;通过增加焊板厚度的方法,改善结构中的薄弱环节。分析结果表明,通过加长桩腿并进行结构改进,方法有效,能满足不同入泥深度及使用的要求。     

海上自升式平台动力分析方法研究(英文)

A jack-up platform,with its particular structure,showed obvious dynamic characteristics under complex environmental loads in extreme conditions.In this paper,taking a simplified 3-D finite element dynamic model in extreme storm conditions as research object,a transient dynamic analysis method was proposed,which was under both regular and irregular wave loads.The steps of dynamic analysis under extreme conditions were illustrated with an applied case,and the dynamic amplification factor(DAF) was calculated for each response parameter of base shear,overturning moment and hull sway.Finally,the structural response results of dynamic and static were compared and analyzed.The results indicated that the static strength analysis of the Jack-up Platforms was not enough under the dynamic loads including wave and current,further dynamic response analysis considering both computational efficiency and accuracy was necessary.     

风浪流作用下单船艏艉锚泊允许波高的试验研究

研究风浪、浪流和风浪流联合作用对275HP拖网渔船单船艏艉双锚锚泊时锚泊力和运动量的影响。试验结果表明,风浪作用下的锚泊力和横摇角度均大于纯浪作用的情况;流速小于1.0 m/s时浪流作用下的锚泊力大于纯浪作用的情况,而横摇角度则略小于纯浪作用的结果;风浪流联合作用下的艏艉拉力均大于风浪或浪流作用下的拉力值。由于渔船艏艉受风和受流面积的区别,导致艏拉力时流的影响较大,而艉拉力时则风的影响较大。由于流作用时渔船具有的初始横摇角度对其运动具有抑制,从而风浪流联合作用时的横摇角度要略低于风浪作用下的角度值。在本次试验范围内,当港内同时有10级左右风和小于1.0 m/s流速的流共同作用时,建议允许有效波高取0.6 m比较合适。     

一种新型海洋能发电轮机水动力特性研究

摘 要：海洋发电轮机所处的海上作业环境恶劣，设备易发生故障且维修困难。基于三维势流理论，并结合ANSYS-AQWA软件，对风、浪、流荷载联合作用下的海洋能发电轮机的水动力特性进行研究，得出了发电轮机在工作工况及极限工况下的运动响应特性。结果表明，浮体运动响应幅值的最大值分别发生在遭遇艏斜浪和横浪时；其中极限工况下的运动响应幅值是工作工况下的3-10倍。该装置经过循环改型后水动力性能良好，能够满足实际的工程应用，本文提出的计算方法可以作为一种快速预报装置水动力特性的校核手段，满足工程设计阶段的需求。     

Truss Spar平台总体结构强度分析

在南海百年一遇海况条件下,综合考虑风、浪、流载荷的联合作用,在频域范围内计算平台的纵摇和横摇极值响应以及锚缆的张力。根据不同浪向下的结构应力谱分析确定的设计波参数,基于三维势流理论和Morison公式计算一阶波浪力,采用规范推荐的公式计算风、流载荷。在准静力条件下,根据ABS规范推荐的强度准则,针对精细化的混合有限元结构模型进行总体强度分析。     

航行工况下自升式风车安装船强度直接计算研究

自升自航式风车安装船为海洋工程专业特种船舶,在风机运输,安装中有很高的实际利用价值。采用直接计算法,对航行工况下自升自航式风电安装船的总强度进行评估。建立了船体和桩腿的有限元建模,基于三维势流理论对波浪垂直弯矩进行长期预报,得到风车安装船在典型装载工况下的设计波参数,将船舶在设计波中的重力、静水压力、水动压力、惯性力等施加到模型上进行直接强度分析,对航行工况下船体和桩腿的强度进行了校核。本文的计算方法及结果可为自升自航式风车安装船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,并且对同类工程船的设计开发具有指导意义。     

FPSO外输系统动力响应及风险分析

采用水动力分析软件AQWA对由软钢臂式单点系泊FPSO和油轮组成的串靠外输系统的动力响应和安全性进行研究。基于多体方法,建立串靠外输系统的有限元模型,计算4种拖轮拉力和24种作业海况下外输系统的连接大缆张力、两浮体相对艏向角及间距的时间历程,并分析波高、流速、风速、风浪流夹角、连接大缆长度等因素对系统动力响应的影响及动力响应特性。此外,还开展了串靠外输系统的风险分析,计算不同海况下连接大缆失效、船体碰撞和过分相对艏向运动的发生概率。研究结果对串靠外输系统的设计和外输作业具有一定的指导意义。