考虑船舶影响的升船机结构动力特性

运用ANSYS有限元软件建立了包含塔柱、承船厢、水体、船舶、提升系统等构件的大型垂直升船机整体模型,计算分析了升船机结构的动力特性。计算结果表明:横荡、扭转、纵荡是承船厢结构低阶主要振型。厢内有船会降低承船厢系统的自振频率,其有船与无船工况下横荡自振频率分别为0. 130 9 Hz和0. 280 5 Hz;升船机整体结构低阶特征振型主要包括整体系统的横向摆动、绕竖向的扭转、纵向摆动。承船厢内有无船舶计算得到的同种振型下升船机整体结构的自振频率相差很小,表明船舶对升船机整体结构自振特性的影响不大;承船厢位置的升高会使得升船机整体结构的自振频率降低;承船厢位置的变化对升船机低阶振型影响较大,对高阶振型的影响较小。     

水力式升船机平衡重系统单竖井模型振动试验研究*

水力式升船机是我国提出的具有自主知识产权、利用水能作为提升动力和安全保障措施的新型垂直升船机形式。针对该型升船机研究现状,设计制作平衡重系统单竖井简化模型,对其进行不同频率不同振幅正弦振动试验。结果表明：低频产生的振动响应比高频明显,且振幅越大振动响应越激烈;当试验频率接近模型结构自振频时,竖井与浮筒间隙水体晃荡剧烈,浮筒上下运动明显,承船厢也随之上下晃动,这对升船机的平衡安全运行具有不容忽视的影响,需要进一步深入研究。     

超高扬程齿轮齿条升船机动力特性分析*

运用ANSYS有限元软件建立了包含塔柱、承船厢、提升系统和地基的超高扬程齿轮齿条爬升式升船机整体模型，并对其进行动力特性分析。计算结果表明：1）提升系统及升船机整体结构的主要低阶特征振型包括横向摆动、竖向扭转、纵向摆动，厢内有船工况下的自振频率要小于厢内无船工况。2）对比塔柱-地基系统模型、有船工况下修正HOUSNER简化船舶模型、流固耦合实体船舶模型，发现考虑提升系统后的升船机整体结构模型的主要振型频率均减小；同时发现采用修正HOUSNER简化船舶模型与流固耦合实体船舶模型具有相似的固有频率值，简化船舶模型的结构系统自振频率均小于实体船舶模型。     

水力式升船机下游对接方式探讨

水力式升船机因其下游对接过程中存在多重流固耦合,如船厢与船厢池、船厢内水体与船厢、竖井水体与平衡重等,对接过程升船机受力较传统钢丝卷扬下水式升船机更为复杂。为保证水力式升船机下游安全高效对接运行,对水力式升船机制动器工作状态和下游对接位选取进行深入研究。依托景洪水力式升船机原型观测下游对接过程试验,探讨下游制动器工作方式、船厢对接位对升船机运行的影响,推导有对接水位差制动器不上闸时开启船厢门船厢位移公式,得出制动器工作方式与船厢对接位选取的适用条件。     

附加质量法在简单竖井结构模态分析中的应用

水力式升船机是我国提出的具有自主知识产权、利用水能作为提升动力和安全保障措施的新型垂直升船机形式。针对该型升船机复杂的结构特性,采用先从单筒的简单结构入手,逐渐复杂化几何体的研究思路,用附加质量法对单筒结构进行用户单元布置建模,并开发Python代码,模拟出竖井内不同液面深度时前6阶振型以及频率和特征向量参与系数。通过对前6阶振型不同液面深度时的频率分析,为多筒耦合结构研究奠定基础。     

水力式升船机平衡重波动机理

水力式升船机是一种新型的通航建筑物,它完全利用水的浮力来驱动承船厢运行,与传统形式升船机相比具有十分明显的优越性。设计并建立了水力式升船机单竖井概化物理模型,初步探讨影响水力式升船机运行稳定性的主要因素,对比不同试验工况下竖井水力学特性及平衡重波动等特性。结果显示:竖井与平衡重间隙比为0.061时,在一定范围内增大流量对平衡重上升过程波动几乎没有影响,且平衡重上升过程相对稳定。     

基于云模型的水力式升船机输水系统运行风险分析

水力式升船机以水力代替电力的新型驱动方式,在高坝通航领域具有里程碑意义。为保障水力式升船机安全运行,针对其驱动核心输水系统运行安全进行风险分析。构建水力式升船机输水系统运行风险评估方法的理论体系,剖析输水系统运行原理,阐明输水系统竖井水位差风险特征;基于云模型理论,建立输水系统竖井水位差风险预警指标;依托景洪水力式升船机,预测100米级水力式升船机输水系统竖井水位差风险指标阈值。结果表明,本方法可有效控制由竖井水位差引起的水力式升船机运行风险,将其应用于水力式升船机领域风险预警,能够为水力式升船机的运行风险防控提供决策。     

高扬程升船机多子结构耦合系统动力特性

采用有限元软件ABAQUS构建了高扬程升船机整体有限元模型,包括地基、塔柱、承船厢、厢内水体、钢丝绳、滑轮组、平衡重和纵横导向机构。通过数值模拟,对升船机整体系统进行了动力特性分析,探讨了地基刚度及承船厢竖向位置对升船机整体结构耦合振动特性的影响。计算结果表明:不考虑地基情况下,结构的振型更为密集,低阶模态中出现了频率为零的振型,运行系统可能发生动力失稳;升船机系统出现的以承船厢为主体的绕轴翻转振型和竖向升降振型将对安全机构的强度和系统的稳定性造成不利影响;承船厢竖向位置由低到高变化时,升船机结构各阶主振型对应频率值呈递减趋势。     

景洪水力式升船机水力驱动系统设计

水力驱动系统是水力式升船机的核心,其设计的优劣直接影响升船机的提升效率与运行安全。依托景洪水力式升船机工程,通过水力驱动系统充泄水过程非恒定流数值仿真分析,提出水力驱动系统合理的布置与结构设计、阀门变速开启方式;通过物理模型试验对输水管路进行水力优化,提出增加顺直段长度和连通廊道以提高竖井水位的同步性;在此基础上,综合考虑多方面因素,给出景洪升船机水力驱动系统的进出水口、输水管路、竖井等详细设计,可为该类型升船机的水力驱动系统设计提供借鉴。     

2×1000 吨级水力式升船机布置及运行特性仿真分析*

水力式升船机是我国发明的一种新型升船机，尤其适合大吨级、大水位变幅的升船机建设，具有广阔的应用前景。依托岩滩扩能工程，提出2×1 000吨级水力式升船机的总体布置形式，创新了水力驱动系统，在保证塔柱结构稳定性的前提下，改善竖井水流条件，保障平衡重同步、稳定升降，并利用一维数学模型计算分析船厢运行特性。计算结果表明，千吨级水力式升船机的设计合理、可行，可为类似工程提供参考。     

景洪升船机500吨级船舶实船试验船厢水面波动特性研究

升船机承船厢对接过程是升船机运行全过程中重要的一环,对接过程中船厢内的水面波动直接影响厢内船舶的安全停靠和水力式升船机同步轴工作条件。针对这一过程中厢内水面波动变化特性对升船机安全运行的影响,进行了在不同对接水位差启闭卧倒门和在不同航速进出船厢的500吨级船舶实船试验。重点探讨了对接水位差、船舶进出船厢航速对厢内水面波动特征值的影响,给出了船厢内波动振幅与水深和水位差的经验公式,分析其对船厢和船舶航行安全的影响。实船试验成果验证了景洪升船机500吨级船舶通航安全性。     

景洪水力式升船机运行特性

分析水力式升船机与常规电力驱动式升船机运行速度的差异,总结水力式升船机非匀速运行的特点,依托景洪水力式升船机原型观测试验,系统介绍升船机在不同速度下的运行特性,并分析其对船厢水面波动、船厢倾斜量、同步轴扭矩等特征指标的影响。     

基于运行模态分析的船舶推进轴系状态监测

论文提出一种基于运行模态分析(OMA)的新的船舶推进轴系状态监测方法。论文以船舶推进轴系试验台为试验对象,获取轴系运行时不同加载工况下的扭振信号,利用基于数据的随机子空间法(DD-SSI)识别扭振的固有频率,并与已知的试验模态分析(EMA)识别的轴系静态时同一加载工况下的结果进行对比,验证运行模态分析识别结果的准确性,并研究不同加载工况下轴系扭振固有频率随加载工况的变化规律。试验结果表明,运行模态分析能够准确识别轴系的扭振固有频率,且扭振固有频率的增量与加载量呈正相关,因而运行模态分析可以用作一种新的船舶推进轴系状态监测方法。     

基于流固耦合的船舶轴-桨耦合振动特性分析

以研究螺旋桨水动力和离心力对船舶轴-桨组合振动特性的影响为本文的研究目的,基于W o r k-bench平台,采用流固耦合有限元分析方法,进行船舶轴-桨组合模态分析.在CFX中计算螺旋桨敞水性能,并在Ansys中将螺旋桨叶面水压力和离心力作为预应力分析轴桨组合振动的固有频率和振型,比较轴系、螺旋桨单独模型和轴-桨组合模型在固有频率上的区别.计算结果表明,轴桨组合的固有频率远远低于轴系和螺旋桨独立模型的固有频率;轴-桨旋转产生的离心力对其固有频率影响不大;螺旋桨在流场中产生的水压力略微提高纵向振动固有频率,但影响很小,在实际应用中可以忽略.     

大型升船机卷筒与主轴连接技术

大型升船机承载能力大,若卷筒与主轴仍采用常规连接形式很难满足要求。分析了卷筒与主轴的各种连接结构,针对景洪升船机开发一种新的连接技术,解决了加工和装配的工艺难题。通过理论计算确定结构尺寸,成功完成了16件大型卷筒装置的设计生产加工。     

三峡升船机船厢补排水系统对接装置设计

针对三峡升船机船厢补排水系统在使用过程中存在操作繁琐、安全隐患多和效率低下问题，进行了船厢补排水系统结构特点及补排水工艺的研究。设计了补排水系统对接装置，分析装置的受力情况，为装置的设计校核提供理论指导。提出了两种对接装置的安装布置方案，并对比得出了两种方案的优缺点，同时优化了三峡升船机船厢补排水工艺。结果表明：设计的对接装置可提高船厢补排水效率和人员操作的安全性，实现升船机船厢补排水一体化操作，为三峡升船机安全运行提供保障。