基于拖曳锚轨迹方程的拖曳锚系泊优化分析

拖曳锚系泊作为目前海洋工程使用最为广泛的系泊方式，因其较低的制造和安装成本使其成为小型浮式平台系泊方式的首选。目前拖曳式系泊设计大多根据以往工程经验进行选择设计，由于经验设计中并没过多的泥面表面及以下锚链安装信息，因此在设计之初很难对系泊材料用量准确计算。不同重量的拖曳锚在同样的嵌深和同样的锚倾角条件下，所能提供的系泊力大不相同。同时，不同重量的拖曳锚的在相同土壤条件下拖曳嵌入轨迹不同，因而最大埋深不同。上述两方面原因导致不同重量的拖曳锚提供的系泊力不一样。因此，需要达到同样的系泊效果，泥线以下反悬链线和卧底链的长度在不同重量锚的系泊系统中是不同的。参照系泊成本各个分项在其生命周期各阶段的占比，材料制造成本与安装成本占据系泊成本的大部分，且安装成本往往正比于材料成本。因此降低系泊锚链的材料成本对整个系泊系统的成本降低起到了巨大的优化作用。通过结合拖曳锚的极限平衡法拖曳轨迹理论方程，以不同重量的拖曳锚在粘性土壤中的不同拖曳距离下提供额定系泊力时所需要的材料重量为系泊成本评价依据，从而得到浮式结构物系泊系统的一种设计优化方法。     

船舶锚系三维建模及拉锚试验的仿真分析

提出了一种基于ADAMS和UG的轮船锚系三维建模和拉锚过程动态仿真分析的方法,利用该方法可以验证锚链筒、锚穴形状、尺寸及在船上位置等设计的可行性,及时发现设计上存在的问题,根据仿真结果对锚链筒和锚穴位置和形状进行设计修正,取代传统的木模拉锚试验.该方法可节约人力物力,提高工作效率.通过对2600kW近海拖轮船首及锚系三维建模及基于ADAMS动力仿真分析,验证了该方法的正确性和可行性,并且具有木模拉锚试验所不能实现的优越性.     

大型船舶锚系多接触碰撞动力学分析研究

采用虚拟样机技术,利用多接触碰撞仿真分析方法代替传统木模试验对锚系运动设计进行验证。通过对拉锚速度进行多水平仿真实验,并对试验结果进行分析计算,得出了不同拉锚速度对锚系运动稳定性的影响关系,可作为大型船舶锚系设计的一个重要参考因素,值得在船舶行业推广。     

海洋工程用锚类型及其发展综述

海洋浮式装置锚泊定位系统的锚是使装置保持船位的关键设备。随着海洋工程的发展,已涌现出各种类型的海洋工程装置用锚,在锚的研究、设计和海上安装中大量采用先进的技术理论、试验方法和工艺技术,对各种海洋工程锚的特性、适用范围、国内外研究和发展情况作全面分析与阐述。     

饱和软粘土中新型法向承载力锚极限承载力分析

法向承力锚(VLA)因其安装回收方便、承载能力高、可重复使用等优点,被广泛应用于海洋工程。文中假设一楔形锚板埋置于理想不排水饱和软粘土中,通过建立锚板-土体有限元数值模型,对锚板的极限承载力和锚的失效形式进行分析,考察了不同埋深、埋置倾角等对其承载力系数的影响。在浅埋和深埋两种情况下,锚的失效形式分别表现为锚板上方土体的整体破坏和周边土体的局部剪切破坏。随着埋深增加,锚板承载力系数趋于稳定,埋置倾角对承载力系数的影响也逐渐变小。     

拖曳锚实验及形态优化研究

拖曳锚作为新型的系泊基础,尚存诸多关键技术问题需要深入认识和解决。总结拖曳锚实验研究的基本情况及各类实验方法的优缺点,指出拖曳嵌入技术及定位技术研究、多运动参数及运动轨迹测量、重复性及测试精度提高是实验研究的重点和难点。基于拖曳锚形态设计的演变历程,提出锚板结构组成七大部分的功能特性和优化设计准则,指出良好的嵌入性能及效率、加工性能、稳定性能和承载性能是锚板形态设计力争达到的目标。     

3D打印技术在船舶锚系设计验证上的应用

传统锚系设计验证方法采用二维图纸输入结合木模拉锚的试验模式,针对其中存在木模修改费时且精度难以保证等问题,探索基于三维模型输入结合3D打印技术的锚系设计验证方法,总结锚系部件3D打印的基本工艺,并对3D打印的部件进行拉锚试验验证。结果表明,将3D打印技术运用于锚系设计验证可行,可提高试验的效率与准确性。     

霍尔锚水阻力试验研究

为研究悬挂状态的霍尔锚在水中移动时的阻力,在船模拖曳水池中进行了模型试验.以拖车运行速度模拟锚移动速度,并采用一套简易装置测试出锚的阻力.试验结果表明,锚阻力大小与移动速度的平方成正比.通过回归分析给出了锚阻力的经验公式,可为相关研究提供参考.     

大跨径斜拉桥钢锚梁式索塔锚固结构承载力分析

以鸭绿江界河公路大桥为工程背景,考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性影响,采用有限元方法,对钢锚梁结构的破坏形态和极限承载力进行分析。结果表明,钢锚梁式索塔锚固结构的破坏形式为钢锚梁受拉弯强度破坏,破坏荷载为设计荷载的5.8倍,结构有较大的安全储备。提出了钢锚梁腹板、拉索支撑结构以及钢牛腿的简化计算模型,结果表明理论计算结果与有限元计算结果较为吻合,能较好的预测钢锚梁的应力值和应力分布。     

28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析

选取上海船舶设计院设计的28 000吨多用途船的首楼结构为研究对象,采用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件,针对船首各类局部加强结构分别进行系泊、拖带、锚绞机等强度校核计算.确保结构满足中国船级社规范的相关强度要求.同时结合规范以及其他同类文献对首部加强结构校核计算中的有限元建模与载荷施加的相关方法进行对比探讨,尤其论述了模型中的MPC(多点约束)单元的应用,为同类计算提供有益的参考.     

无锚台或锚穴的船舶锚系设计及应用研究

传统的船舶通常设置锚台(锚唇)或者锚穴,以便锚与锚穴或锚台(锚唇)很好地贴合,但如能利用船舶首部的结构外飘型线,通过不设置锚台(锚唇)或锚穴,而让锚冠及锚爪直接与外板接触,便能有效降低船舶的建造成本并缩短建造周期。然而这样对于船舶首部的型线设计、锚端链节设计、锚型式的选择、锚冠及锚爪接触处外板强度等要求都不同于传统。文章以国外示例,结合实船效果展示,对无锚台(锚唇)或锚穴的船舶锚系设计方法进行研究,通过逆向工程分析并充分利用三维仿真设计软件,在满足入级船级社规范要求的前提下,探索出无锚台(锚唇)或锚穴的船舶锚系设计方法。     

改装船锚系结构改进设计研究与应用

船舶锚系结构的改进设计需要考虑原船锚泊设计方案,在尽可能少的改动下,满足入级船级社和国际公认标准的要求,但根据现有船舶入级规范改进设计锚系结构时,规范对计算方法并没有要求,另外锚系结构线型复杂,需要锚与其很好地贴合。文章有针对性地对锚系结构的改进设计方法进行了研究,并充分利用三维仿真设计软件和结构有限元分析软件,在满足入级船级社规范要求前提下,努力探索出锚系结构的改进设计方法,同时结合实船效果展示,为今后进行类似设计提供了参考,对使用类似方法进行船舶建造的锚系结构的方案设计也具有参考价值。     

28000t多用途船首楼加强结构有限元强度分析

选取上海船舶设计院设计的28 000吨多用途船的首楼结构为研究对象,采用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件,针对船首各类局部加强结构分别进行系泊、拖带、锚绞机等强度校核计算。确保结构满足中国船级社规范的相关强度要求。同时结合规范以及其他同类文献对首部加强结构校核计算中的有限元建模与载荷施加的相关方法进行对比探讨,尤其论述了模型中的MPC(多点约束)单元的应用,为同类计算提供有益的参考。     

12500 DWT多用途船锚系布置方案的设计

介绍了12 500 DWT多用途船锚系布置方案的设计,其中以锚的选型及收存设计为主线,提出不同的方案供船东选择。在设计过程中使用RHINO软件进行了仿真模拟分析,并归纳出锚台和暗式锚穴设计验收的标准,最后对这两种收存型式进行了分析比较。该三维设计方法和验证过程有效提高锚系设计的精度,减少首制船木模试验的误差,为今后类似的锚系设计提供借鉴和帮助。     

拖曳锚安装缆绳在海床土中的嵌入特性

在深水或超深水海洋油气资源的开发中广泛应用的新型拖曳锚,由于受到安装缆绳拖曳力的作用会逐渐嵌入海床,在海床土体中安装缆绳嵌入段长度的变化规律体现了缆绳的嵌入特性,对锚板的精确定位和优化安装具有重要意义.基于嵌入缆绳单元的受力模型,建立粘性土和无粘性土中嵌入段缆绳长度的理论预测公式,分析预测受力模型的关键参数对嵌入段缆绳长度的影响,并采用可视化追踪技术对理论模型进行验证.     

船舶拉锚试验仿真系统研究

针对船舶建造中的锚链筒设计物理状态下的拉锚试验,以某49000 DWT成品油轮为研究对象,对其进行拉锚试验仿真,验证仿真系统的科学性和可行性.该仿真系统运用Solid Works软件实现从设计、建模到仿真的一般方法,对船舶锚以及锚链等标准件建立数据库模型,导入或者建立船艏模型,然后装配,添加约束力,进行拉锚试验仿真.     

深海重力锚在黏土中承载性能的模型试验

确定重力锚在黏土中的水平承载力对海洋平台重力锚锚固基础的设计具有重要意义.基于模型试验确定不同类型带有复杂剪力键的重力锚在不同黏土中的水平承载力,通过建立重力锚承载力的锚-土相互作用有限元模型,验证有限元方法的可行性.进而探究重力锚在黏土中拉动时土体的破坏形式,分析不同类型重力锚在黏土中的适应性.试验结果表明,在重力锚运动时土体的破坏形式主要有整体的滑动破坏和局部的剪切破坏,破坏的位置不局限于土体与锚接触的土层,在深度和宽度方向都有一定的延伸;土质内摩擦角对重力锚承载力影响较大,增大近1倍的内摩擦角可使重力锚的承载力增幅超过100％.     

关于锚系设计

本文对根据舾装数来设计锚、锚链以及锚系布置、锚的收藏及与船型的关系作了介绍，并强调了进行锚系布置的三个要点。     

某工程驳船局部强度有限元分析

本文以某工程驳船为例,按照中国船级社《钢质海船入级规范2007年修改通报》和《钢质海船入级规范2009》,建立船体艏部甲板的有限元模型,通过计算不同的工况,校核主辅锚、系泊和拖曳设备下加强结构的结构强度,并提出结构改进和优化建议。本文通过实例的计算,为设计提供参考。     

大型液压水密移门在海洋工程船上的设计及应用

大型液压水密移门布置在海洋工程船内部水密分割舱壁上是一种尝试.根据实船设计案例,文章详细地阐述了在满足船级社海洋平台规范、其他相关规范和标准下大型液压水密移门在海洋工程船上的布置、水密移门的控制系统组成、水密移门结构强度的计算方法、水密移门的试验要求、水密舱壁板上液压水密移门安装处开口局部结构强度校核等等,为今后类似的大型液压水密移门的设计、制造以及其在海洋工程船上的应用提供了参考.