波浪中母船干扰下潜水员梯的运动及水动力特性分析（英文）

潜水员梯是通过销轴连接在母船舷侧为潜水员执行潜水作业时上下船的平台,为保证在波浪中使用时的安全性,对其波浪作用力、运动响应及销轴处的动作用载荷设计有较高要求。为研究母船干扰下潜水员梯的动态响应特性,采用基于深水格林函数为积分内核的边界元方法,先计算母船及潜水梯这一整体的运动响应及其平均湿表面的辐射和绕射压力分布,依据刚体运动合成原理求解得到潜水梯重心处的运动。再以潜水员梯为研究对象,采用压力积分方法获得潜水员梯的波浪力作用,并将其运动、波浪力和销轴处的作用力联立构成动力学平衡方程,逆向求解出销轴处的动作用力。基于上述思路,系统研究了波长、航速及潜水员梯与母船相对位置变化时潜水员梯的运动、波浪作用力及销轴处作用力的变化规律,为潜水员梯的布置、销轴的选型及潜水作业时母船的操纵可提供指导意义。     

半潜式钻井平台波浪散射力与运动响应分析

文章对半潜式钻井平台(Semi-Submersible)在波浪作用下的散射波浪力和运动响应进行了分析研究,研究中采用了基于波浪辐射、绕射理论的三维有限水深格林函数方法.为了保证这种大型复杂海工结构物计算结果的高精度,研究中对于边界积分方程的离散求解采用了考虑几何对称性的高阶边界元算法.通过对计算结果的比较分析,对这种型式的钻井平台的波浪力和运动响应有了一个全面的认识,对结构设计有很好的参考价值.     

波浪作用下沉管隧道管段双驳船沉放过程的频域响应

基于线性波理论，应用三维分布源法求解边界积分方程，计算了波浪作用下双驳船施工沉放的沉管隧道管段沉放过程中的波浪荷载及频域运动响应。计算中忽略了驳船本身的运动对沉管运动响应以及缆绳受力的影响，缆绳作用力由静力学方法计算。计算结果表明，沉管受到的波浪荷载在靠近水面的位置较大，并随着沉管沉放深度的增加而减小；随着波浪周期的增大，沉管受到的波浪荷载先增大而后减小；沉管的运动响应一般在离水面近的位置较大，并随着沉放深度的增加而减小。     

高压逃生艇运动与乘员晕船率分析

高压逃生艇是饱和潜水系统中为潜水员配备的专用高气压紧急撤离设备，相比常压下的全封闭救生艇，具有大吃水、高重心和对乘坐舒适性的要求较高等特征。基于三维势流理论计算分析高压逃生艇的运动响应，在此基础上分析乘员晕船问题，得到艇体运动和艇员晕船率与航速和波浪条件之间的影响关系。研究发现：艇体垂荡、横摇和纵摇并不总是随航速的增加而加剧；艇体横摇和纵摇的峰值对应的遭遇周期分别为9 s和3 s；波浪从艇尾入射时，艇体的垂荡和纵摇相比波浪从艇首入射时更剧烈；艇上乘员的晕船率与波浪条件和航速相关，艇尾处的乘员晕船率最高。     

中国南海波浪作用下悬浮隧道运动响应研究

通过采用光滑粒子法求解弱可压流体运动方程，建立波浪-悬浮隧道-系泊系统全耦合时域分析模型，研究波浪对悬浮隧道耦合作用下的动力响应。基于中国南海实测海洋环境数据，对波浪作用下悬浮隧道的整体受力、运动响应及系泊受力进行研究。结果表明：受雷诺数影响，隧道受到的波浪力与波浪强度呈非线性关系；系泊缆与海床夹角越小，隧道的纵摇幅值越小；当角度为45°时，隧道运动性能及系泊缆受力能够达到较好的平衡状态。研究结果能为悬浮隧道选型及系泊系统设计提供参考。     

水深对水上软刚臂单点系泊系统影响研究

在渤海海域服役的大型FPSO作业水深较浅,水深的变化会直接影响FPSO运动性能。为研究水深对FPSO附加质量、阻尼系数、运动幅度以及波浪力等水动力参数的影响,应用AQWA软件,基于三维势流理论,求解FPSO各项水动力参数;利用多体动力学方法,建立FPSO和软刚臂系统的耦合时域运动方程,求解FPSO的六自由度运动及系泊载荷。计算结果表明,附加质量在低频范围内对水深更为敏感;随着水深的减小,6个自由度上的阻尼呈均增大,且在低频时变化比较明显;纵荡响应幅值在低频时远大于高频;随着水深的减小,纵荡运动极值和系泊力均显著增大,各运动平均值有所增大。     

母船垂荡运动下拖缆响应研究

基于弯矩平衡方程和有限元离散单元法建立拖缆离散动力学模型,通过对拖缆离散方程组线性化处理,将非线性动力学方程转化为关于求解角度的线性问题。设定缆绳初始形态,通过时间迭代对方程求解得到拖曳系统稳定运动形态。母船在海面会发生升沉运动,由于母船垂荡运动对水下拖缆的耦合影响,拖曳系统稳定形态受到破坏,拖缆受力发生改变,系统可能处于危险状态。考虑母船垂荡运动的耦合效应,通过MATLAB对拖曳系统进行仿真计算,得到拖缆的运动参数和受力响应情况,对拖曳系统在实际作业中提供参考。     

波浪补偿技术现状和发展趋势

波浪补偿系统是一种通过主动或被动技术,对由于波浪运动引起的工作母船或者海洋平台上作业设备的不规则运动进行补偿的系统。其广泛应用于海上货物转运、油气田开采、深海采矿、潜器吊放回收等作业领域。本文介绍波浪补偿系统的组成及工作原理,国内外波浪补偿系统的应用、技术研究以及发展现状,并对波浪补偿系统技术的发展趋势进行分析。     

结构流固耦合波浪动力响应的一阶预估校正法

文章基于流固耦合Morison公式和直接积分法,将待求解时刻的结构速度在上步速度处展开为Taylor级数并取至一阶精度,由此可以通过上步速度及加速度预估结构的下一步速度,从而实现对Morison波浪力的校正,避免了时间步长内的反复迭代。以Wilson-θ法为例,给出了多自由度结构在波浪作用下考虑流固耦合时动力响应的积分格式。算例分析表明,与不考虑流固耦合效应的结果相比,预估校正法计算的结构瞬态响应变小,特别是加速度和速度响应的减小更为明显,而稳态响应则逐渐趋于一致。     

潜体波浪中近水面不同潜深和航向时运动和波浪力计算

本文对潜水细长体波浪中近水面运动和波浪力的计算，采用STF理论和Frank源分布紧密拟合方法预报波频运动和波浪力响应；采用Newman细长体方法和3－D修正处理计算垂直面低速潜体的二阶平均波浪与与力矩。该方法和计算程序的实用性和可靠性已经被多次模型结果比较，验证所证实。本文以某一国外典型潜艇为例，计算了七种潜深，七种相浪向下艇体的近水面波频运动响应与波浪力响应，给出了几种运动与波浪力参数变化与浪向变化的计算实例，同时还给出采用线性叠加原理得出的波频运动与波浪力时域历程曲线实例。     

深拖母船水动力特性研究

针对水线面大开口深拖母船水动力性能问题,以船中具有大开口的深拖母船为原型进行数值模拟,计算分析相同主尺度的有开口船型和无开口船型的水动力系数,根据各系数在不同波浪周期下的变化规律,得出水线面大开口对船体水动力性能的影响,计算并对比分析不同开口形状及开口位置条件下的船舶时域运动响应。分析结果为保障水下拖体正常收放作业以及母船开口设计提供了参考依据。     

饱和潜水系统外围支持管系设计研究

饱和潜水技术是目前世界上潜水技术发展的最高技术,是一个国家综合实力的体现,在水下大深度救援、海洋施工与作业、海洋科学考察以及军事领域的应用越来越广泛,国内部分设计院所及船厂也都先后开始了饱和潜水支持船的设计研究及建造。饱和潜水系统复杂,控制精密,其系统的安全性直接决定了水下工程的成败,决定了潜水员的生命安全。文章以上海振华重工(集团)股份有限公司建造的145m饱和潜水支持船设计为例,首先简要介绍了该船饱和潜水系统的组成及布置,并在此基础上介绍了需要为饱和潜水系统提供支持的各种系统的设计情况,使得饱和潜水系统与母船各系统和谐地融为一体。希望本文的内容能为饱和潜水系统的自主研发提供一些参考。     

《勘察》型深潜器母船

《勘察》型深潜器母船为采用991Ⅱ布缆船船型、柴油机推进、钢壳、前倾首柱、近似方尾、双可调桨、双流线平衡挂舵及首部侧推装置的自航工程船。由中国船舶及海洋工程设计研究院设计,中华造船厂建造的深潜器母船《勘察》一号和《勘察》二号已分别于1981年8月、1983年5月进行海上试航,在五级风、三级浪海况下作吊放、回收深潜器作业和深潜器水下观察潜水以及潜水员出入的试验。试验证     

挺进深海 挑战极限——中国首次300米饱和潜水作业纪实

上天、入地、下海,是人类探索未知领域的三个方向。2014年1月9~25日,中国首次300米饱和潜水作业团队在中国南海奏响了胜利的凯歌。6名饱和潜水勇士成功下潜300米深海进行作业,巡回深度达到313.5米,并把五星红旗插入海底,创造了我国饱和潜水作业新纪录,标志着中国深潜水技术作业能力跨入国际先进行列。1月25日,在深海作业、生活380个小时后,胡建、管猛、董猛、谭辉、罗小明、李洪健等6名潜水员,精神抖擞地跨出了饱和潜水系统的甲板居住舱。交通运输部上海打捞局局长沈灏满怀喜悦,在我国首艘饱和潜水支持母船“深潜”号上,代表中国救捞人自豪地宣布：“中国首次300米饱和潜水作业取得圆满成功。”     

我国氦氧饱和潜水再创潜水作业深度新纪录

9月17日,南海新文昌油田,交通部上海打捞局潜水员从潜水减压舱中钻了出来,安全返回潜水基地。至此,潜水员胡建与5名潜水员在水深压力相当于11至13.4个大气压的环境中作业和生活了550小时,共沉放潜水钟20次,出潜作业40人次,先后在新西江、新文昌油田中完成水下膨胀弯测量以及部分管道的清管工     

海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析——基本理论

将考虑到二阶的流场压力在浮体瞬时湿表面上积分，得到用于非经恶性水弹性理论分析的广义一阶流体作用力和广义二阶流体作用力，广义一阶流体作用力中的波浪激励力，辐射力和恢复力和线性水弹性理论中的广义流体力具有相同的形式，仅比线性水弹性理论多了一项，反映了由刚体的转动引起的对一阶流体恢复力的影响，广义二阶流体力由五部分组成，即：与人射势和反射势有关的广义二阶波浪激励力，与辐射势有关的广义二阶辐射力，由辐射势与入射势及反射势的耦合引起的广义二阶力，由于湿表面的移动引起的一阶流场静态压力对广义二阶流体力的贡献，以及由于瞬时湿表面积的变化引起的广义二阶力，同时推导了不规则波中的广义一阶及二阶流体动力系数的表达形式。建立了在不规则波中航行浮体的线性和非线性水弹性运动方程，给出了求解方法，后续文章中将给出海洋浮体二阶非线性水弹性力学分析的部分数值计算结果。     

波浪环境下潜艇近水面操纵特性仿真分析

为研究波浪环境下潜艇近水面的操纵特性特别是垂直面的深度控制问题,基于海勒莫公式和势流理论分别计算近水面一阶波浪力和二阶波浪力,以模型潜艇为研究对象,将波浪力计算模型融入潜艇垂直面非线性操纵运动方程,进而对波浪环境下潜艇近水面操纵运动特性进行仿真研究,分析潜艇在不同有义波高、航速和初始潜深条件下的垂直面潜浮运动响应规律和...     

粘性对方尾船波浪力的影响分析

航行船舶绕射问题的准确求解是预报船舶波浪中运动的基础.文章分别采用基于三维移动脉动源的边界元法和基于RANS方程的CFD方法求解了规则波中航行的方尾船模型的波浪力,并通过与试验结果比较验证了方法的可靠性.CFD计算时通过从波浪力中分离出粘性力,研究了粘性对方尾船波浪力的影响.结果表明,基于RANS方程的波浪力计算结果与试验结果和势流理论结果吻合良好,在长波中与试验值更接近.粘性对船模斜浪航行时的横摇力矩有较大影响.     

波浪补偿稳定平台运动响应位移测量数据处理方法研究

针对波浪补偿稳定平台随船运动响应的特点,采用基于FFT时频转换的频域积分方法,结合Hilbert变换处理随船低频加速度信号积分的问题。试验结果表明,该方法可以有效实现测量信号的积分变换,为波浪补偿稳定平台的位移补偿提供有效的支持。     

波流联合作用下通载浮桥动力特性研究

为了研究波流环境中浮桥通载时的动力特性,探讨通载速度及波流联合作用对浮桥动力响应的影响,本文采用势流理论对浮桥所处流场的速度势进行分析,采用莫力森公式计算浮桥受到的水阻力,同时考虑多轴移动荷载的影响,建立系泊浮桥的时域运动方程;并对不同工况下浮桥的运动响应及系泊力进行了计算,在计算中考虑了瞬时湿表面变化对浮桥浮力及水阻力的非线性影响,通过计算得到了不同行驶速度、不同波况下浮桥各桥节的运动响应及系泊力时程曲线.结果表明:车辆行驶速度对浮桥桥节垂荡、纵摇响应及系泊力均具有明显影响,桥节垂荡、纵摇及上游系泊缆张力峰值随行驶速度增大而增大;通载浮桥中部桥节的系泊缆张力最大值小于两侧桥节系泊力最大值;波浪作用下桥节的运动响应及系泊力与车辆荷载引起的运动响应及系泊力具有一定程度的叠加效应,特别是垂荡响应的叠加效应更为明显;当波高较大时系泊力将由波浪作用控制.