重力式网箱锚碇形式优化的研究

基于深水重力式网箱常用的锚碇形式,借助物理模型试验的方法,对四点锚碇式、正向网格及斜向网格三种锚碇形式的网箱在不同海况条件下的锚绳受力状态进行了分析,得出了正向网格式锚绳具有较好的受力特性,故可考虑在深水网箱养殖中使用.     

技术专利介绍

专利名称:一种新型网箱式浮防波堤专利类型:实用新型专利号:202022268262X专利权人:中交第一航务工程勘察设计院有限公司专利摘要:一种新型网箱式浮防波堤,包括锚碇系统、框架结构、消能网及渔网。锚碇系统由锚碇构件、锚链及弹性构件组成,锚碇构件采用锚块或锚桩,锚链采用钢锚链或尼龙绳等强度高、伸缩性小的材料,与网箱连结的弹性构件采用拉簧或耐久性及伸缩性能好的弹性材料;框架结构由主梁、辅梁和斜撑组成,主梁、辅梁和斜撑均采用空心封闭结构,以形成结构的整体支撑,并为整个网箱式浮防波堤提供浮力;消能网布置在框架结构内部;渔网布置于框架结构四周及底部。本实用新型的有益效果是:利用框架结构本身提供浮力,不设置单独的浮力单元,能够有效的减少受力面积,降低结构受力;通过消能网能够有效的消耗波浪能量,干扰波浪能量的传播,达到降低港内波高的目的;浮防波堤底部及四周设置网箱养殖的渔网,可使本结构发挥防波堤功能的同时兼顾水产养殖功能,产生直接经济效益。     

重力式深水网箱的抗台设计与水动力性能分析

针对重力式深水网箱抗台风能力较弱,容易出现浮架损坏、锚绳断裂和网衣严重变形等问题,以一典型重力式深水网箱为研究对象,结合传统网格式系泊,提出在底部附加系泊缆的新型抗台设计方案,基于势流理论和非线性有限元方法,建立网箱数值模型,在不同入射角和波高下,对比分析传统网格式和新型抗台式系泊的网箱系泊缆张力、浮架运动和网箱变形....     

双峰谱波浪作用下组合圆筒型浮式防波堤的消浪性能和锚绳受力研究

海浪大多数情况下是以混合浪的形式出现,现实中单纯的风浪和单纯涌浪出现的机会比较少。本文对一种橡胶材料的组合圆筒型浮式防波堤进行了试验研究,探讨了双峰谱作用下浮堤的消浪性能和锚绳受力特性,并与单峰谱波浪的试验结果做了对比研究。试验结果表明:透射系数随着涌浪谱峰周期的增大而增大,低频部分能量比例越小浮堤的消浪性能越好;浮堤锚绳受力随着低频部分谱峰周期的增大先增大后趋于平稳;低频部分能量比例越大,迎浪侧锚绳受力越大。     

锚碇叉桩的受力分析

锚碇叉桩是拉锚板桩常用的锚碇结构。对非标准叉桩的结构受力进行分析,并对叉桩轴向力和桩顶切向力计算公式进行推导。通过实例分析比较桩顶间距对桩身内力的影响,以期为今后锚碇叉桩的设计提供参考。     

Z型钢板桩码头转角段三维数值模拟

为了探讨板桩码头转角段的受力与变形特性，以广州南沙港某Z型钢板桩码头为例进行研究。土体本构采用小应变土体硬化模型，利用国际大型通用有限元软件分别建立了板桩码头标准段、内转角段和外转角段3个空间数值模型，对比分析了前墙、拉杆和锚碇墙的内力和位移分布特征。计算结果表明：1）Z型钢板桩码头转角段前墙的弯矩和位移、拉杆拉力、锚碇墙位移均比标准段小。2）按照标准段的计算成果进行转角段设计偏于保守，可进一步优化。     

竖向弹性地基梁法中的锚碇点位移计算

采用竖向弹性地基梁法计算有锚板桩墙,首先要确定锚碇点位移或支承处刚度系数。本文从竖向弹性地基梁法计算出发,采用试验手段对锚碇点位移计算进行厂家,提出了有关计算公式,可直接用于实际工程的计算。     

游艇码头拉簧式锚碇结构设计方法

我国现行规范中，对游艇码头拉簧式锚碇结构没有提出明确的设计方法。简要介绍游艇码头拉簧锚碇结构形式及其原理，对拉簧锚碇结构的优缺点进行分析；结合游艇码头的使用要求，提出一种拉簧锚碇系统的布置方式，并对拉簧长度的计算提出要求。由于拉簧式锚碇系统结构计算的复杂性，其难以简化为二维问题手算得出结论，宜采用三维有限元分析方法。提出一种简化算法，使拉簧式锚碇系统所受竖向荷载的计算实现自平衡。     

锚碇板前置换土全破裂面形态及抗力分析

利用试验观测锚碇板前置换土体破裂面形态，并对其力进行分析，提出了板前置换土堆栈 设计应注意的问题，同时指出理论计算值大于实测抗力，锚碇权稳定计算安全系数应于提高。     

主桩套板结构的简化计算与优化设计

作为一种板桩结构,主桩套板结构的计算理论和设计方法仍未明确。文章结合案例提出简化计算方法,推导主桩、套板入土深度与桩板宽度比的关系式,分别采用传统m法和考虑锚碇点位移的m法计算主桩内力,并与有限元结果对比。基于ABAQUS软件建立三维桩土模型,研究不同工况下结构的力学性能,分析主桩入土深度和刚度对套板内力的影响。结果表明,主桩套板结构的锚碇点位移不可忽略,且套板宽度越小、入土越深,主桩所需的入土深度越小;主桩入土深度对结构的整体稳定有影响,随主桩入土加深套板内力逐渐趋于稳定;主桩刚度的增大能够减小套板的受力,为节省材料套板可适当减薄。     

生产驳船多点系泊定位系统动态响应

导出了多点系泊系统的船舶运动方程,在船舶运动方程中计入了非线性恢复力。缆索分段的三维动态方程中采用了凝集参数模型与平均切向量非线性流体动力载荷处理技术,对某生产驳船系泊问题进行了计算,对受有风、浪、流环境力的系泊船运动方程进行了数值求解,得到了随时间变化的船舶运动和系泊索动态张力,考查了缆索动力学对船舶运动和链张力的影响,并与以前未计入缆索动力影响的准静态结果进行了比较。     

桁架式Spar平台在波浪中的运动预报与实验测量

基于细长体水动力公式和刚体全非线性运动方程,以及桁架式Spar平台主体与其锚泊系统相互耦合的力和位移边界条件,建立了桁架式Spar平台在波浪中的运动响应预报模型,对其在波浪中的运动和锚泊力进行了预报。通过运动光学测量系统和拉力传感器在哈尔滨工程大学水池对Spar平台模型在波浪中的运动和锚泊力进行了测量。数值预报结果和实验测量进行了比较,结果表明二者符合得很好。     

海上半潜式浮式风机平台系泊系统对比研究

选取5MW-OC4深水半潜式浮式风机平台为参考模型,利用AQWA软件建立半潜式浮式风机平台模型,在频域范围内计算浮式风机平台运动响应,得到平台幅频响应曲线,以验证数值分析的可靠性。选取3种浮式风机平台系泊系统,对比研究系泊系统改变对浮式风机平台运动响应的影响规律,同时分析极端环境条件下单缆失效对浮式平台运动响应及系泊缆张力的影响。计算结果对浮式风机平台系泊系统的优化设计有一定的参考意义。     

不规则波和流下的重力式网箱水弹性响应研究

文章对重力式网箱在不规则波和流作用下的水弹性响应分析进行了研究,通过有限元方法建立实尺度网箱模型并对网箱的运动和变形进行了分析。在数值模型中,通过非线性弹簧单元和Truss单元来模拟锚链和渔网结构,通过若干耦合的梁按照"浮力分配法"来计算浮圈的瞬时浮力。基于这个计算模型,文中充分研究了当网箱处于波流载荷下,浮圈的各阶弹性体模态所占权重。结果显示,当有义波高增大时,在垂直方向上会激发出更多的浮圈弹性体模态,而流则主要影响水平方向上的刚体模态。     

一种基于Taylor展开的系泊刚度矩阵计算方法

系泊系统对于船舶及海上浮式结构物的定位十分重要。钢质系泊缆索是业界广泛采用的一种形式。由于其提供的恢复力与浮体位移之间呈现非线性关系,故针对此种系泊方式基于Taylor展开方法得到了非线性的刚度系数及相应的系泊刚度矩阵,研究了其在系泊定位及水动力计算方面的应用。分析表明该方法可以较为方便地计及刚度非线性的影响。     

深水二维对称式布置两成分锚泊线时域动力分析

深水作业海上浮式结构物的锚泊定位系统由锚链或锚索等成分进行约束,由于锚泊线的几何非线性,外界环境作用力的非线性和系泊浮体的运动的非线性给锚泊系统的回复力和位移的计算分析带来困难。此外,多种材料成分组成的多成分锚泊线的使用在推动了锚泊系统的深水应用和发展的同时也给锚泊系统的设计带来困难。本文采用设计波理论结合有限元方法进行两成分锚泊线的动力分析,考虑导缆孔处系泊结构物运动的影响。并将结果与单一成分锚泊线计算结果作比较分析,得到有益结论。     

非对称系泊系统作用下浅水浮式海洋平台运动耦合分析

选择地理位置、区域环境较为关键的岛礁,建立浅水浮式海洋平台,具有重要意义。应用在岛礁浅水区域的浮式海洋平台,由于受地理环境限制,很难设计对称式系泊系统。因此,本文设计2种典型非对称式系泊系统布置方案,基于TMA浅水波浪谱理论,对2种非对称系泊系统作用下浮式平台的水动力响应进行时域数值计算,计算结果与对称式系泊系统作用下结果对比分析,获得了非对称系统状态下平台运动响应特点及系泊张力分布特点。     

不同系泊模式LNG旁靠超大型FSRU系泊系统设计及水动力性能分析

本文采用规范设计、理论分析和数值仿真相结合的方法,建立LNG船与LNG-FSRU两船旁靠系泊的理论和数值分析模型,对LNG旁靠FSRU码头系泊和软钢臂单点系泊两种典型系泊模式下的转运及卸载作业进行数值分析.同时考虑外部海洋环境风、浪、流组合作用下的综合作业工况,确定FSRU与LNG近距离旁靠作业时系泊设备、缆绳种类、固定式和漂浮式护舷的选型和布置,对LNG、FSRU船的运动特性以及运动过程中缆绳张力和护舷受力开展统计分析,优化系泊系统布置和参数.在系泊系统设计和分析的基础上,根据系泊缆的直径、所受最大张力值,为系泊设备选型提供参考,便于开展码头系泊系统和单点系泊系统布置研究.基于旁靠系泊的设计标准提出LNG-FSRU安全作业的最大允许海况,为LNG-FSRU的运营提供可靠的技术保障.     

多刚体动力学在缆索动力分析中的应用

采用多刚体动力学方法建立缆索的力学模型,根据得到的KANE运动力学方程,利用四阶龙格库塔法在时域内进行求解并分析缆索的动力特性。对于单根锚链,采用多刚体法和有限元法进行计算,并将计算结果和相应的试验结果进行比较,验证了多刚体法在锚链动力分析中的可靠性。在此基础上考察多刚体法在钢缆动力分析中的适用性。通过改变链环长度,比较模型缆上端点的张力变化,由计算结果发现对于环长和链长的比值在一定范围内,多刚体法可以用于缆的动力分析。