一种新型集成式潜水器吊放回收系统的研制

针对无人潜水器在深海作业前后的吊放回收过程中,存在的效率低、安全性差等问题,提出了一种新型集成式潜水器吊放回收系统。该系统运用集成化的设计思想,实现了系统合理集成及集中控制。所设计的新型纯机械式锁栓装置,实现了潜水器自动对接释放功能;通过巧妙的驱动装置,实现了脐带缆的张力保护及绞车的自动收放;通过巧妙的的排缆装置,有效地实现了脐带缆的自动排布及换层功能。该系统的成功研制,大大提高了无人潜水器的作业效率和作业安全性,对类似潜水器吊放回收系统研制具有重要的参考价值。     

波流联合作用下双船吊装系统的建模与仿真

参考国内外相关文献,结合双船起吊具体施工过程和力学特性,建立双船吊装系统模型。利用大型水动力分析软件OrcaFlex对双船吊装系统的运动响应进行时域求解,分析波流方向、波高、吊放速度以及吊缆拉伸刚度等因素对吊缆张力和吊物运动的影响。分析结果可作为双船吊装系统吊装作业安全性评估的理论依据,对双船吊装系统在海洋工程中的应用具有一定的参考价值。     

起重船吊物系统在波浪中的动力响应

本文研究起重船在波浪中作业时吊物系统的动力响应。文中提出船体——起吊重物体的力学模型,建立了起吊过程中重物运动的非线性微分方程组。采用新切片理论在频域内得到船体运动,用数值计算方法求得重物在空间的摆动规律和吊索的动张力,并与模型试验结果比较,两者基本相符。通过这一实例1600t 起重船的计算,对吊物系统动力响应随不同索长、起吊速度及不同浪向的变化进行了讨论,从中得到某些重要结论,可供设计者和使用者参考。     

作业型载人潜水器通信中继浮标收放绞车的设计研究

介绍了一种适用于作业型载人潜水器收放通信中继浮标的绞车的装置组成、工作原理、驱动参数计算及其液压控制系统。该收放绞车实现了自动排缆,主动放缆,张力保护,被动放缆,承重头锁紧及应急切割功能,确保了在释放回收通信中继浮标过程中载人潜水器的姿态及安全,从而保证载人潜水器在水下的作业安全性和可靠性。     

高强度洋流作用下沉管的力学性能研究

沉管水下沉放中,管节与船舶采用缆索连接吊放下沉.为解决外海复杂海况条件下,船管缆系耦合受力的状态与水下管节的位移不受控和缆力超限的问题,通过数值仿真计算和物模试验相结合的方式,分析了不同沉放深度的沉管沉放过程中,船舶受外载荷和管节水下受水动力双重作用时的动力响应情况.通过计算和试验,开展了自由状态下的衰减试验、系泊系统下模型单自由度运动衰减试验、作业状态下沉管和安装船运动响应及各缆绳的受力测量,得到系泊缆、沉管吊缆和安装缆,在浪、流组合作用下的受力和水下运动位移情况,选取了适用于本项目管节沉放施工缆系的关键力学取值,并进行了工程应用验证和对比分析,证明了该研究成果的正确性,研究成果可为类似工程大型构件水下精确沉放和施工提供技术依据.     

基于Modelica的主动波浪补偿起重机建模与仿真

为研究主动波浪补偿起重机的动态特性和起吊重物质量等关键参数对主动波浪补偿起重机性能的影响,采用多领域统一建模语言Modelica,在MWorks仿真软件中构建二次马达、恒压变量泵、蓄能器、溢流阀和钢丝绳等模型,以构造出完整的主动波浪补偿起重机模型.对该模型进行仿真分析,结果表明:当起吊重物的质量为20t～160t时,主动波浪补偿起重机的控制效果较好;当起吊重物的质量达到200 t时,重物的补偿位移控制效果相对较差;通过调整PID控制参数可提高起重机起吊重物的质量.     

不同吊重下大型回转式起重船的系泊计算

采用MOSES软件计算某大型回转式起重船不同吊重工况下的系泊缆张力及运动响应。通过软件计算结果对比,分析不同吊重形式、风浪流、吊重量、吊距等参数对起重船起吊作业下的系泊缆张力、吊点运动等结果的影响,为今后回转起重船起吊作业的设计方案和施工提供参考。     

海马号ROV升沉补偿系统张力与压力特性研究

"海马"号4,500m级无人遥控潜水器(ROV)是国家"863计划"重点项目"4,500m级深海作业系统"的主要研究成果,是我国自主研发的第一套大深度ROV系统,最大工作水深4,500m,主要作业功能是进行海底探测、取样以及其他水下作业。在工作过程中,为防止母船在波浪作用下产生升沉运动通过主脐带传递到吊放的ROV等水下设备,研制一套升沉补偿系统以减小升沉耦合运动传导、吸收加速度动力、减少脐带松弛,以改善ROV运动控制条件、防止脐带缆破坏、提高系统作业安全性。本文参考了国内外升沉补偿系统的设计方案并进行了比较,介绍了所设计的被动式升沉补偿器的主要组成部分,通过建立模型、分析计算、以及实验的方式对升沉补偿系统进行了力学特性研究。     

高强度洋流作用下沉管的力学性能研究（英文）

沉管水下沉放中,管节与船舶采用缆索连接吊放下沉。为解决外海复杂海况条件下,船管缆系耦合受力的状态与水下管节的位移不受控和缆力超限的问题,通过数值仿真计算和物模试验相结合的方式,分析了不同沉放深度的沉管沉放过程中,船舶受外载荷和管节水下受水动力双重作用时的动力响应情况。通过计算和试验,开展了自由状态下的衰减试验、系泊系统下模型单自由度运动衰减试验、作业状态下沉管和安装船运动响应及各缆绳的受力测量,得到系泊缆、沉管吊缆和安装缆,在浪、流组合作用下的受力和水下运动位移情况,选取了适用于本项目管节沉放施工缆系的关键力学取值,并进行了工程应用验证和对比分析,证明了该研究成果的正确性,研究成果可为类似工程大型构件水下精确沉放和施工提供技术依据。     

海洋结构物沉箱吸附力的试验模拟

吸附力是海洋和港口工程中常见的一种力,一般是指位于海底软粘土中的沉箱或其他坐底式结构等建筑物,在起浮过程中,底面与软土之间相互作用所产生的力。吸附力是影响结构物起吊的主要阻力,研究吸附力可为合理选用起浮设备提供依据,对实际工程有着重要意义。     

船舶海上锚泊并靠货物补给装置研制

用船上的固定起重机吊转物资是国外船舶锚泊并靠物资补给时采用的主要方式,但小吨位船舶通常无吊装设备,也难以加装大型机械设备.文章介绍了一种可在各类船舶上临时布设的四自由度举升装置,该装置结构巧妙,操作简便,与船舶相容性好,适应性强,重量轻,海洋环境适应性强.试验结果表明,该装置能很好地满足并靠工况下船舶物资补给的需要.     

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。     

海洋拖曳系统的船/缆/体耦合模型研究

为进一步提高海洋拖曳系统在不同情况下运动响应的预测精度,将拖曳母船、拖缆和拖曳体三者视为一个相互作用的整体,利用其耦合边界条件,将拖缆顶端和底端的张力及其产生的力矩,分别与船舶操纵性运动方程(MMG模型)和拖体六自由度运动方程相结合,利用拖缆的有限差分方程,建立了船/缆/体三者耦合模型,进而采用数值计算方法,对比分析了该模型与常规算法。结果表明,该模型考虑船/缆/体三者的耦合影响,可更加准确全面地反映拖曳母船的速度、旋回半径、横摇角等操纵性特征以及拖曳体的深度、姿态等信息所受到的影响,从而为准确预报海洋拖曳系统的运动响应提供更为直观、科学的理论依据。     

带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析

本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关系、缆绳系统的张力特性以及水下机器人的水动力响应做了分析。文中数值模拟结果表明,双重控制策略下,带缆水下机器人路径跟踪的控制运动较为精确,其升沉运动位移最大误差约为0.2 m;螺旋桨的转速与推力呈正相关性,转速越大,推力也越大;水下机器人沿预定轨迹运动过程中,缆绳系统张力呈现周期性震荡的变化规律,机器人主体受到的水动力荷载与多种因素相关。     

升船机提升系统中船厢、水体和钢缆相互耦合作用分析

本文在作者[1]先前采用水弹性理论建立的对整个提升系统的动力特性进行数值研究的理论模型的基础上,首先对船厢变形状态下的缆力表达式作了更为详细的推导,然后以中国船舶科学研究中心的1∶30的缩比模型为对象,从整体角度,对其流固耦合问题,主要是提升过程中船厢内水体的晃荡、提升缆的受力和船厢动态响应,作了数值研究.在提升系统受到船厢内一非对称水波扰动的假定下,分别对船厢简化为刚性和考虑实际弹性的两种情况进行了计算、分析和对比,得出了一些有益的结论.计算结果表明,对升船机这样一个复杂系统,文献[1]中所建立的理论模型及本文的数值计算方法是可行的.     

中型邮船甲板薄板分段吊装方案

以中型邮船的3种典型甲板薄板分段为例，设计相应吊装方案，探讨起吊设备在整个吊运过程中影响建造效率的因素。采用有限元分析方法，计算3种薄板分段在不同工况条件下的强度和变形，并对发生超大变形的分段提出临时加强方案。结果表明，该吊装方案适用于甲板薄板分段结构强度弱的特点，满足中国船级社（CCS）吊装规范要求，可使中型邮船甲板薄板分段的吊装作业更加便捷和高效。     

海上吊物六自由度系统动力学特性分析

以海上吊物系统为研究对象，考虑长方体吊物模型六自由度的运动和风载荷，建立广义坐标的第二类拉格朗日方程，并利用高阶的龙格-库塔方法求解该方程。根据牛顿第二定律，推导出吊绳动张力计算公式，对不同吊绳长度、不同起吊速度、不同激励频率时的吊绳摆角、吊物转动角度和动张力进行分析。结果表明，吊绳长度，起吊速度和激励频率的变化均对吊物的摆角和吊绳动张力产生很大影响，吊物的升降对吊绳摆动、吊物转动和吊绳中的动张力有抑制作用，且起升速度越大，对吊物系统的抑制效果越明显，可以通过控制起吊速度和时间来减小吊重的摆动。当激励频率接近于吊物系统特征频率时，会出现共振现象，因此起吊作业中需要选择合适的吊索长度以避开共振区。     

水下混凝土灌注中的质量问题成因分析及对策

采用导管法灌注水下混凝土时,常常因吊车起拔导管精度控制不足而引起露筋事故,进而影响工程的安全性和经济性。为提高水下混凝土灌注过程中的施工质量,减少灌注过程中缩颈事故的产生,提出水下混凝土灌注过程中的槽壁稳定理论。依托京唐港区某多用途泊位工程,研发出一种新型水下混凝土灌注设备,并总结该设备的设计理念、结构构造及操作流程。实际工程表明,应用该设备灌注水下混凝土,开挖后地连墙墙面效果较好,相关技术可为类似工程提供借鉴。     

基于ANSYS的无缆潜航器力学性能分析研究

为了设计无缆潜航器,采用数值分析和机械制造相结合的方式,设计出一款新型无缆潜航器,在设计制造出潜航器的基础上,对该无缆潜航器进行力学性能分析研究,对其水下运动规律及特性进行了理论推导,采用数值分析的方法分别讨论机器人的结构力学特性和流体力学特性,并对机器人的应力应变强度参数进行仿真分析,讨论不同情况下机器人的属性参数,结合分析数据,对潜航器运行工况下的各项参数进行了稳定性分析,最后对以上所有参数进行总结归纳,文中所采用的方法可以用于机器人设计及优化。     

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。