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。     

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。     

考虑船舶影响的超高扬程升船机地震响应研究

采用ANSYS有限元软件,建立了200 m扬程的升船机整体有限元模型,包含了卷筒、钢丝绳、平衡重、塔柱、承船厢、顶部联系梁、纵横导向机构、挡土墙以及地基。利用Housner模型和修正Housner模型简化了厢-水、厢-水-船动力耦合模型。通过有限元计算,对比分析了8度地震作用下,厢内有船和无船两种工况时,升船机塔柱以及承船厢的位移和加速度响应以及特征部位的应力响应。结果表明:升船机塔柱顶部的最大横向位移为36.61 cm,满足规范限值要求;地震作用下底板和塔柱筒体的交界面发生应力集中现象,需加强配筋;厢内船舶对升船机整体系统的动力响应影响不大,但是对承船厢有较为明显的影响,在研究地震作用下承船厢动力响应时,厢内船舶不能被忽略。     

高桩码头固有频率敏感性与相关性分析

高桩码头构件众多,不同位置、程度、数量的构件损伤会对码头动力特性造成不同的影响。采用概率灵敏度分析方法,研究混凝土基桩损伤、上部结构损伤等情况下码头动力特性的变化。通过建立高桩码头有限元模型,分析不同参数对码头整体动力特性的影响,发现码头结构动力特性对土体参数、桩有效截面面积以及部分桩的弹性模量较为敏感;对横梁和纵梁的损伤并不敏感;码头前三阶自振频率的变化可以作为反映整体损伤的指标,四阶以上频率因其振型为桩自身的局部振型,其频率值仅对部分单桩损伤敏感,而对其他桩的损伤不敏感;码头前三阶频率间相关性强,三阶以上频率与前三阶频率中等强度相关。     

水力式升船机抗倾覆导向系统设计

针对景洪升船机在有水调试过程中出现承船厢倾斜、同步系统扭矩较大的问题,提出承船厢增设侧导向系统的解决方案。分析并确定导向系统作用的边界参数,进行导向系统的结构设计。对导向系统与承船厢总体静力结构进行有限元分析,并对承船厢体在导向系统安装区域结构强度进行研究,探讨导向系统在安装过程中遇到的问题及解决措施,提出导向系统运行及维护的建议。     

200米级齿爬式升船机安装过程中承船厢结构及驱动系统变形仿真

齿爬式升船机承船厢驱动系统需要在承船厢加载条件下进行精确定位、安装,并在空厢工况下承船厢结构变形量满足施工规范要求。考虑主纵梁、安全横梁、驱动横梁、卧倒门、小齿轮托架机构、同步轴系统等,建立200米级齿爬式升船机承船厢及驱动系统的有限元模型,分析安装过程中承船厢底部支承、承船厢悬吊(4. 7 m水深)以及承船厢悬吊(空厢) 3种工况下的承船厢结构与驱动系统安装位置的变形,并提出优化建议。结果表明:安装过程中承船厢主体结构的挠度变化值均在允许范围内,内外侧主减速器底座存在高度差,同步轴Ⅲ两端变形差异较大,同步轴Ⅳ末端靠近承船厢中心的部分变形较大。建议将内侧主减速器底座抬高5. 16 mm,同步轴Ⅲ靠近承船厢中心的锥齿轮箱安装底座抬高10. 49 mm,离同步轴Ⅳ末端最近的固定自调心轴承底座和锥齿轮箱底座抬高24. 32 mm。     

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。     

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。     

大型升船机同步轴系统结构设计

对于大型升船机在运行中承船厢倾斜问题,通过对起同步作用的同步轴系统进行结构分析,得出同步轴系统中影响承船厢倾斜的因素,并对升船机同步轴系统设计提出建议。     

升船机承船厢失衡的分析与处理

全平衡升船机的运行条件是全平衡,一旦平衡系统破坏,升船机运行的结果将是灾难性的。针对承船厢倾斜后如何调平问题,从安全、经济角度进行系统研究。采用升船机制动和提升系统对传动系统进行应力释放和承船厢调平,利用承船厢水位的增减,使承船厢的重力大于平衡重力;通过分区域松制动闸,使承船厢可控下降,纠正承船厢的倾斜。在达到基本平衡后,用升船机自平衡系统,完全恢复升船机的全平衡。案例解决了承船厢失衡后的调平问题,对同类升船机的运行检修具有指导意义。     

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.     

全平衡垂直升船机提升系统研究

主提升系统是全平衡垂直升船机的关键设备,以水口全平衡垂直升船机为例,提出了承船厢运行速度曲线、控制承船厢与挡水门精确停位方法、事故紧急保护原理和关键参数计算方法。通过不同速度的试验,验证速度曲线的实用性。从运动学的角度分析了事故紧急保护的原理、确定关键参数的计算公式和方法。选择多组承船厢水深数据计算制动延迟时间和滑移行程,与现场试验数据基本相同,从理论和实践上验证了其原理的正确性。     

吊装状态下的重吊船运动响应和结构强度分析

针对一艘万t级大开口重吊船在整体吊装时的结构强度问题,采用挪威船级社的SASAM软件对整船有限元模型进行水动力和有限元分析,获得该船在吊装状态下的运动响应和结构强度,为吊装作业和结构设计提供参考和依据。     

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。     

构皮滩钢丝绳卷扬下水式升船机受力特性观测分析

构皮滩第1、3级升船机是目前世界上建成的最大的钢丝绳卷扬下水式垂直升船机。通过原型观测分析升船机出入水运行受力特性,验证升船机各项创新设计。结果表明,船厢按设计速度出入水运行平稳收敛,溢流孔风速、附加水动力荷载、船厢应力与变形、卷筒扭矩与应力等参数均在预期和安全范围内稳定变化,船厢排气孔布置、底铺板楔形体等设计取得良好效果;在设计运行速度内,船厢出入水速度对升船机受力特性影响不大,出入水速度尚有一定优化空间。     

垂直升船机船厢门控制过程实现

在垂直升船机运行过程中，承船厢船厢门是保证船厢水深、连通船厢水域和上下游水域的重要机构。通过简要介绍承船厢船厢门的结构及布置、控制系统的组成、运行过程实现，探讨采用可编程控制器实现对船厢门启闭控制，使船厢门安全可靠运行的方法。     

中型豪华邮船舱室模块吊运工装有限元分析

针对邮船舱室模块缺少强框架支持和易产生吊装变形等问题，对比4种常见的舱室模块吊装方式，分析在吊装过程中舱室模块容易变形的原因。以某中型豪华邮船舱室模块为例，设计一种吊运工装，利用有限元分析方法，计算吊运工装在不同工况条件下的结构强度和结构变形，并对其进行优化。结果表明，优化的吊运工装其结构强度满足中型豪华邮船舱室模块的吊装需求，可减少舱室吊装变形，提升船厂舱室模块吊装的安全性和高效性。     

高扬程升船机不同壁厚塔柱结构的抗震性能分析

基于200米级高扬程升船机固定壁厚塔柱结构形式,以混凝土用量一致为原则,拟定变壁厚塔柱结构形式。采用有限元软件ABAQUS,分别建立了固定壁厚和变壁厚两种塔柱结构模型,对塔柱结构的动力响应进行对比分析。结果表明:1)在自重荷载、风荷载和8度地震作用下,固定壁厚塔柱结构和变壁厚塔柱结构的顶部最大位移分别为38. 5、34. 7 cm,均满足规范限值。2) 3条地震波作用下,两种塔柱结构的顶部加速度比底部加速度都大,呈现加速度放大效应,放大2倍左右。3)筏形基础与塔柱结构交界面出现了压应力集中,筏形基础左右、中间部分及筒体内部区域出现了拉应力集中。塔柱截面和挡土墙交界处易发生应力集中。4)变壁厚塔柱结构的顶部最大位移,筏形基础的最大拉、压应力,截面最大等效应力,均比固定壁厚要小较多。变壁厚塔柱结构形式更优。