菱形式风电运维生活平台锚泊系统设计研究

海洋平台需要通过锚泊系统长期锚泊于使用固定地点，来削弱外部环境载荷的作用。针对菱形式风电运维生活平台特点及黄海海域特定的海洋环境，根据设计要求，对菱形平台锚泊系统选型，分析环境载荷，提出四种系泊布置方案，给出四种系泊布置方案导缆孔位置坐标，运用静力分析的方法确定锚泊参数，得出四种方案锚固点位置，初步确定两种锚泊系统方案，对初定的两种方案锚泊线张力进行研究，最后统计分析校核锚泊线张力以得到最终的锚泊方案。并提出锚泊系统设计进一步的优化方法，为今后相关平台锚泊系统的设计提供理论依据。     

超大型自航抓斗挖泥船作业流程载荷分析

以大型自航抓斗挖泥船为研究对象,建立相应的水动力计算模型。主要研究抓斗挖泥作业不同阶段下船舶运动、锚泊线受力情况以及其随不同环境载荷的变化规律,为船舶安全作业提供依据。研究结果表明,船舶在抓斗旋转和卸料时最为危险,船舶横荡、横摇及各锚泊线张力受其影响很大,实际作业时应尽量保持迎浪状态,进而确保船舶作业安全。     

远海作业锚泊定位大型抓斗船时域耦合分析

在环境复杂、作业水深较大的远海开敞海域进行作业时,大型抓斗船需采用锚泊定位方式,且船体运动响应受风浪影响较大。同时,在抓斗提升和旋转过程中,抓斗运动速度快,提升质量大,抓斗出水时全船所受载荷发生瞬时变化,加上复杂环境载荷的作用,对船舶安全具有很大影响。以适用于远海开敞海域、采用锚泊定位方式的200m3级大型抓斗疏浚船为研究对象,建立了船舶的水动力计算模型,对其运动响应RAO和载荷RAO进行了计算分析。考虑船舶主体、抓斗及锚泊系统之间耦合作用的影响,对抓斗作业时提升和旋转过程中船舶运动响应和锚泊线张力进行时域动力分析,得到了该船动力载荷结果,为后续的设计工作提供基础。     

关于锚泊线表观张力若干问题的分析

分析锚泊线表观张力的概念及其作用,为使问题简化,避开表观张力,采用锚泊线重量与侧面静水压力分别计算的方法,给出修正后的锚泊线微分方程,用数值方法直接解出实际张力.     

深水悬链锚泊系统等效截断水深优化设计

工程中,常用的深水悬链锚泊线通常是由顶部锚链、中部钢索和底部锚链三段复合而成。该文采用分段外推的数值解法,考虑锚泊线所受的重力、张力、流力以及锚泊线的弹性伸长,利用黄金分割算法求解锚泊线顶端张力对应的顶张角,对其进行静力特性分析。基于混合模型试验方法应用,考虑锚泊系统静力特性相似,采用遗传算法编制开发等效截断水深系统优化设计程序。以一座工作水深为1500 m的深水半潜式平台为例,对其悬链式锚泊系统在700 m水深处进行等效截断优化设计计算,为下一步进行混合模型试验提供参考。     

基于雨流计数法的锚泊线与海床接触疲劳分析

悬链锚泊线与海床的接触过程应力状况复杂多变,对锚链的疲劳强度有显著的影响。文章通过建立有限元模型分析锚泊线与海床的接触过程,将应力时程作为外加载荷,基于雨流计数法得到与不同刚度海床模型接触的疲劳载荷谱,求得锚泊线在波浪长期作用下的累积损伤。结果表明,锚泊线疲劳寿命与海床土刚度呈负相关关系;在相同的海床模型下,离锚泊点位置越近,越易发生疲劳损害。     

FPSO组合运动对锚泊阻尼影响研究

应用时域全动态有限元法,探究了系泊式海洋结构物在一阶与二阶波浪力共同影响下产生低频运动与波频运动的组合运动响应时,锚泊阻尼特性变化以及主要参数对锚泊阻尼的影响,主要参数为海流速度和锚泊线预张力,从而得出加入波频运动后其对锚泊阻尼的影响趋势,以及在组合运动背景下,相关参数改变对锚泊阻尼的影响.结果表明:相对于低频运动成分,波频运动成分对锚泊阻尼影响十分显著,成为决定锚泊阻尼大小的主要因素;在组合运动背景下的参数研究与单一低频运动下所得到的结论相比,流速改变对锚泊阻尼的影响可以忽略,但对锚泊线预张力的影响很大.在以往单一低频运动下进行锚泊阻尼分析的基础上,文中对组合运动下的锚泊阻尼进行了系统性研究,并在组合运动背景下进行锚泊阻尼参数研究,为锚泊系统设计提供了更实际的参考.     

大型非自航绞吸挖泥船极限海况单锚系泊设计

基于三维势流理论,对某大型非自航绞吸挖泥船开展频域水动力性能计算,包括运动幅值响应算子和二阶波浪力传递函数等,采用时域耦合数值分析方法计算不同工况下单锚系泊的绞吸挖泥船的纵荡运动响应,得出锚泊线张力随时间变化的规律,依据DNV规范对锚泊线张力时域数据进行统计分析处理,得出锚泊线的最大张力值。结果表明,由于二阶低频波浪力作用引起的船体纵荡运动幅值增大,进而诱导锚泊线张力的增大,对绞吸挖泥船单锚系泊设计带来严重的安全隐患,因此,单锚系泊时需重点考虑二阶低频波浪力的影响。     

深水悬链锚泊系统静力分析

常用的深水悬链锚泊线为三段浮容重、刚度和长度都不相同的索链与水中浮子组合而成的复合锚泊线。考虑了锚泊线的重力、张力、海流力及锚泊线的弹性伸长，应用分段外推的数值方法进行了静力分析；分别比较了海流力和浮子尺度作用对计算结果的影响；得到了在给定锚泊浮体位移时，整个锚泊系统所具有的回复力，并考虑了浮体竖向位移的影响。     

锚泊线的动力分析

本文应用频率域方法,研究波频运动引起低频慢荡阻尼力问题中锚泊线所引起的力。锚泊线所引起的阻尼,在本质上与其和运动间的初相位角有关。该相位信息需从频域分析得出。本文应用摄动理论推导了到二阶的锚泊线张力响应函数。算例以及与相应的时域的结果比较,可以看出应用频域摄动分析的结果在假设适用范围内与时域得到的结果基本相符。     

横向不对称装载对集装箱船底部板架强度的影响分析

随着超大型集装箱船船宽的增大,其底部板架横向应力日趋受到关注。文章以集装箱船货舱区船底板架为研究对象,基于舱段数值仿真方法,考虑多种横向不对称装载型式、装载工况和动载荷工况,分析集装箱船底部板架的应力响应特点,讨论横向不对称装载型式对船底板架局部强度和应力分布的影响规律,并基于不同类型动载荷工况初步探讨其对横向不对称装载下的船底板架影响。研究结果表明,横向不对称装载下高应力点分布具有相似性,应力水平较原对称装载升高,校核集装箱船强度中建议考虑实际可能的横向不对称装载型式的影响。     

水翼船翼柱自位轴承的径向静载模拟试验

通过计算自位轴承在３ＭＮ径向静载作用下外座圈的理论比压、确定了模拟试验的载荷；采用应变测量、位移测量和试验前后试样厚度测量等三种方法，评价了自位轴上座圈代用材料ＺＱＳｎ１０－１的径向承载能力，模拟试验在ＷＥ１００型拉压材料试验机上进行。试验结果表明，在０．０８ＭＮ径向静载作用下，试样处在弹性范围内，即使载荷达０．１２ＭＮ，也未生变形，由判断自位轴承的磷青铜外座圈在３ＭＮ径向静载试验载荷作用下是安全     

开孔沉箱盖板顶托力现场观测与分析

针对某工程开孔沉箱消浪室盖板顶托力问题,采用现场观测研究手段,对顶托力与潮位进行观测,总结潮位和顶托力分布特点,分析顶托力在单日、短时长和整个观测期间的规律以及顶托力过程和历时,对比盖板抬高0. 5 m后顶托力变化。结果表明:顶托力增长过程与潮位升高过程一致,盖板受力为潮位静水压力和波浪动水压力共同作用的结果,不同仓之间的受力表现为后仓中仓前仓,若盖板抬高0. 5 m,盖板受力状态将得到明显改善,沉箱盖板底高程对顶托力起着决定作用。     

推移质泥沙输移研究回顾与展望*

阐述推移质运动的特点,讨论推移质运动在河床变形、沙波、弯道演变等方面的作用以及对工程的影响.此外,分别从3个时期论述国内外推移质榆移研究在理论分析、试验研究与河流原型观测两方面的发展历程及最新进展,并对不同理论的依据、研究方法及试验观测技术进行对比分析,并提出建议;认为研究视角的拓宽、研究方法及观测仪器的改进是深化推移质输移研究必须考虑的问题.     

Prediction analysis on propulsion shafting load based on grey system theory北大核心CSCD

[Objective]The propulsion shafting system is an important part of a ship, and the bearing load directly affects its operating state and service life. In this paper, bearing load under hull deformation is studied using grey system theory. [Method] First, according to the empirical formula of the relative displacement of each bearing caused by the deformation of the hull of a 57 000 DWT oil tanker, the relative displacement of each bearing is calculated and input into a finite element model, and the load value of each bearing is output. On this basis, grey relationship analysis of grey system theory is introduced to study the influence degree of stern bearing displacement on the load of each bearing, and the relative change of the load of each bearing caused by the displacement of the stern bearings is analyzed. A GM (1,1) prediction model is then established for the bearing load considering the bearing displacement conditions, and the hull deformation-fitting and prediction of each bearing load are made. [Results]The results show that grey relationship analysis can effectively reflect the influence of hull deformation on bearing load. The GM (1,1) prediction model has high accuracy and prediction errors less than 6.0%, and the model test indexes can represent the accuracy of the prediction. [Conclusion]Grey system theory is effective and practical in research on propulsion shaft load. It can accurately predict bearing load under bearing displacement, giving it certain reference value for research on bearing load under actual sailing conditions. © The Author(s) 2022.     

半潜起重船动力定位环境载荷计算方法初探

以普通船型动力定位环境载荷计算原理为基础,研究了多立柱半潜起重铺管船定位环境载荷计算的特点,简要介绍了该船型动力定位环境载荷的计算方法,并编制了风、流载荷的计算程序,以2×8 000 t半潜起重铺管船为例进行实例计算。得到的总环境载荷和试验结果趋势比较接近,具有较大的工程实用意义。     

Equivalent design pressure for ship plates subjected to moving slamming impact loads

When a ship navigates at sea, the slamming impact can generate significant load pulses which move up along the hull plating. The effect of the moving pressure has so far not been explicitly considered in the Rules and Regulations for the Classification of Ships. Based on a modal superposition method and the Lagrange equation, this paper derives analytical solutions to study the elastic dynamic responses of fully clamped rectangular plates under moving pressure impact loads. The spatial variation of the moving slamming impact pressure is simplified to three types of impact loads, i.e. a rectangular pulse, a linearly decaying pulse and an exponentially decaying pulse. The dynamic responses of fully clamped rectangular plates under the moving slamming impact pressure are calculated in order to investigate the influence of the load pulse shapes and moving speed on the plate structural behaviour. It is found that the structural response of the plate increases with the increase of the moving speed. The response of the plate subjected to a moving pressure impact load is smaller than the case when the plate is subjected to a spatially uniform distributed impact load with the same load amplitude and load duration. In order to quantify the effect of the moving speed on the dynamic load, a Dynamic Moving Load Coefficient (DMLC) is introduced as the ratio between the dynamic load factor for the moving impact load and that under the spatially uniform distributed impact load. An expression for DMLC is proposed based on analyses of various scenarios using the developed analytical model. Finally an empirical formula which transforms the moving impact loads to an equivalent static load is proposed.     

自升式平台拖航阻力评估

本文选定了自升式平台离岸拖航的环境条件,利用经验公式、CFD软件和数值积分方法,分别计算得到平台在拖航过程中受到风载荷、流载荷和波浪载荷。计算结果表明自升式平台桩腿长度对拖航阻力的影响非常大,流载荷在拖航阻力中所占比例很小,主尺度变化的对拖航阻力的影响主要体现在波浪载荷上。     

基于三维切削理论的绞刀载荷分析*

绞吸挖泥船在作业过程中，绞刀载荷对施工影响显著。由于刀具作用于岩石和土壤的过程是三维的，针对传统的二维切削理论在绞刀载荷分析上的不足，研究了适用于绞刀的三维切削理论。研究二维切削情况下绞刀齿和被切削岩土块的力学平衡方程，提出了用于绞刀载荷分析的力学模型。在绞刀齿的三维坐标矩阵的基础上，进行载荷的坐标变换，给出绞刀的横移载荷、对地载荷和顶推载荷的表达方式。实例计算表明，所提出的绞刀的力学模型可以用于绞刀载荷的计算和分析，对于绞刀的设计和绞吸挖泥船的安全施工具有一定的指导价值。     

水下爆炸气泡能载荷对单层板架塑性变形的影响研究

针对气泡能载荷对单层板架在水下非接触爆炸载荷作用下塑性变形的影响问题,运用能量法原理,计算了考虑气泡能载荷影响的单层板架的塑性变形,计算结果与试验结果一致。在此基础上,分析了径距比与由气泡能引起单层板架变形占总变形的比例之间的关系。结果表明：在计算工况下,气泡能载荷对单层板架塑性变形的影响不可忽略,其所引起的单层板架变形占总变形25%左右。