拖曳系统运动传递计算

由母船、拖缆和拖体构成的拖曳系统,在拖航作业中,母船受风浪扰动发生升沉和纵摇运动,水面扰动沿缆传递至拖体,影响探测设备性能。文中研究的合理简化的母船波浪运动预报模型、结合已有的拖缆动力学计算模型耦合拖体空间运动模型,构造衔接条件和转换关系式,建立较为完整的水下拖曳系统运动传递模型。编制相应计算程序,计算了二段式拖曳方式对扰动的传递,归纳其扰动传递特性。表明该模型可应用于拖曳运动稳定的设计分析。     

破损船舶的拖航研究

由于没有有效的拖航方法，如“开拓者”号那样的油泄漏事故，在过去也屡有发生。在油轮Braer的原油泄漏事故中，由于主机问题导致拖航失败，该船漂浮到了苏格兰海岸，造成了95 000 000L原油的泄漏。日本需输入大量原油、液化气和输出国内生产的化学品。海域是原油运输的航道，因此日本和外国油船的来往频繁。由于在日本四周的波浪较大，特别在冬天很大，这可能引起船的老化或发生主机故障，一部分遇难船也会引起油泄漏、碰撞、污染及大火。为了建立拖力估算法和拖航方法，使用几何相似船模在拖航试验中研究了损伤船和破损船的拖缆张力，以及拖航的不稳定运动。在静水和波浪两种情况下进行拖航试验。在静水中计算了不同的工况，如拖航方向、拖速、船状态和拖点等拖航阻力系数。还把规则波中与横荡和首摇幅值及首摇周期有关的不稳定运动与静水中运动进行比较。可知在波浪中的不稳定运动与拖速小于6km(实船)的静水情况相比较是小的。首摇周期近似于波浪周期，与拖航过程的船状态无关。拖航阻力正比于拖速的三次方，而不是二次方，特别当拖航计入破损舱内的水质量的破损船时更是如此。     

破损船舶的拖航研究

由于无有效的拖航方法，如“开拓者”号那样的原油泄漏事故在过去屡有发生。在“Braer”号油轮的原油泄漏事故中，由于主机发生问题导致拖航失败，致使该船漂浮到苏格兰海岸，造成95000千升原油泄漏。日本需输入大量原油和液化气，也需运输和输出国内生产的化学品，海域是原油运输的主要航道，因此，日本和外国油船的来往非常频繁。而且，日本四周海域的波浪，特别在冬天是十分大的，这可能会导致油船老化破损或使主机发生故障。这些遇难船舶的某些部分将会引发原油泄漏、碰撞、污染或火灾等事故。为了建立估算拖力的方法和确定拖航方法，本文在拖航试验中采用几何形状相似的船模研究了损伤船舶和破损船舶的拖缆张力及其不稳定运动。拖航试验是在静水和波浪两种情况下进行的。在静水状态下比较了不同拖航方向、拖速、船舶破损状态和拖点等工况的拖航阻力系数。文中还将破损船舶在规则波中与横荡、艏摇幅值以及艏摇周期有关的不稳定运动与静水中的船舶运动进行了比较。经研究发现，在波浪中拖航速度低于6kn时破损船舶的不稳定运动与静水状态相比是较小的。艏摇周期近似等于波浪周期，与拖航过程中的船舶破损状态无关。拖航阻力与拖速的三次方成正比，而不是与拖速的二次方成正比，尤其当拖航舱内进入大量水的破损船舶时更是如此。     

拖航中拖缆的长度与垂度的确定方法

拖缆安全是拖航安全的重要组成。为保障海上拖航的拖缆安全,根据水深和海况条件,通过分析拖航阻力与拖缆的长度、垂度的关系,提出选择拖缆的长度与垂度的确定方法,使拖缆更具弹性且不拖海底,采取措施尽可能避免拖航中拖缆损伤或拉断拖缆,以达到拖航安全的目的。     

不同模式下拖缆对水下拖体运动姿态的影响研究

水下拖曳体依据其工作模式的不同,可以分为两种:一种是自身没有驱动力,由拖船或是潜艇带动进行拖曳;另一种是拖曳体自身具有驱动力使其自由航行,可看作AUV。在水下拖曳体工作的过程中,与其相连的拖缆在拖体不同的工作模式下会有不同的响应,而拖缆的这种响应又会对与其相连的拖体造成影响。为研究拖缆对水下拖体的影响,结合某拖曳系统的具体参数,运用大型动态仿真软件OrcaFlex建立了潜艇水下360°回转过程中拖曳系统的动力学仿真模型和拖体自航模式下的动力学仿真模型。通过改变水动力系数、拖速、拖缆参数及回转半径等,探究了不同参数对水下拖体的影响,得到了一些比较有价值的结论,可对具体工程有一定的指导作用。     

拖航系统偏荡情况的仿真研究

为研究被拖船装载情况对拖航系统偏荡程度的影响,根据分离型建模思想,建立了拖船--拖缆--被拖船的拖航系统数学模型,分析了拖航系统在航行时受力的情况,并利用MATLAB仿真软件,仿真了拖航系统的运动情况,仿真结果表明:拖航速度、拖缆长度、被拖船的载况和浮态等拖航系统自身状态会影响拖航系统的偏荡幅度,同时影响拖缆张力的变化;浅水效应会在一定程度上减小拖航系统的偏荡幅度;风舷角为120°的来风对拖航系统偏荡最明显;斜流时,拖航系统会产生"单偏"现象.这些仿真研究对驾驶员的实际工作有一定的指导价值.     

筒型基础海洋平台拖航研究—波浪影响分析

文章以锦州9-3筒型基础系缆平台为对象,在拖航速度、筒位置以及平台吃水深度一定的条件下,通过模型试验测定了平台在不同规则波浪中拖航时的平台运动加速度、筒内气压力、筒底水压力以及拖缆力.并对试验数据进行比较分析,用于研究波浪对筒型基础平台随浪、顶浪拖航时的影响分析.试验结果表明:筒型基础平台可在渤海水域十年一遇有义波高4.5m的巨浪中拖航,在波高2m以下,航速2节以内,随浪拖航与顶浪拖航均有较高的稳性以及耐波性;顶浪拖航平台的垂荡运动要比随浪拖航时剧烈,随浪拖航平台的稳性以及耐波性要优于顶浪拖航;平台在大浪中拖航时,随浪拖航容许航速要高于顶浪拖航容许航速.     

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。     

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。     

不规则波中拖航系统的模型试验

以１：３０尺度比对由２６００马力拖船、重任７０２驳船及拖缆组成的拖航系统在不规则波中完成了模型试验，探讨了缆长、浪向、航速等对拖航系统的运动性能与拖缆力的影响。     

拖航系统操纵运动仿真

采用MMG分离式船舶运动数学模型以及拖缆的悬链线模型,构建了由拖船——拖缆——被拖船组成的拖航系统操纵运动模型。通过数值计算,对该系统进行了操纵运动模拟仿真。主要的仿真项目包括拖航系统改变航向和受到小扰动时的运动。在此基础上研究了影响拖航系统航行性能的诸多因素,这些因素主要有:拖缆的长度、拖航速度、被拖船的拖航点位置。针对浅水效应给予拖航系统的影响以及通过改变PD控制参数改善拖航系统航向稳定性进行的初步探讨,得到了一系列有益的结论。     

拖航系统在风浪中操纵运动的模拟计算

本文建立了风浪中拖航系统（包括拖船－拖缆－被拖船）的操纵性运动的数学模型，并以1940kw拖船与8820t甲板驳以及15760t半潜驳为例，分析了航速、缆长、航重量、纵倾和环境条件对拖航系统的运动与拖缆力的影响。     

干舷高度影响筒型基础平台拖航试验研究

文章以某筒型基础平台为研究对象,在拖航速度、筒的位置以及波浪条件一定的前提下,通过模型试验测定筒型基础平台在不同干舷高度下顺浪和逆浪拖航时在横荡、纵荡和垂荡方向上的加速度、筒内气压力和筒底水压力以及拖航中的拖缆力,通过对试验数据进行整理分析,研究不同干舷高度下筒型基础拖航的受力机理。试验结果表明,在拖航中,干舷高度的取值高于系缆点的位置和低于平台入水的自然干舷,并且必须保证有一定的水塞高度来防止筒型基础漏气引起的倾覆。对于该平台,取干舷高度为1.0m进行拖航是安全的。     

海洋平台工作船深水大型拖缆机选型分析

对CCS、ABS、DNV等船级规范中涉及拖缆机的相关要求进行分析,在参考中国船级社海上拖航指南的基础上,根据拖缆机设计建造标准,在初步设计阶段依据预估的系柱拖力,拟定深水大型拖缆机选型步骤,确定拖缆机支持载荷及工作载荷,完成深水大型拖缆机的设备选型。     

拖航状态的自升式平台桩腿强度分析

为实现拖航状态的自升式平台桩腿强度分析,借助DNV系列软件包,以频率响应分析的方法对自升式海洋平台拖航状态时的横摇和纵摇固有周期进行了计算;以频响分析中各相应固有周期的RAO值和相关规范规定的6度单幅横摇或纵摇值确定拖航的计算波高,并进行拖航状态时的准静态结构分析;最后采用API-AISC-WSD软件来完成桩腿自身结构的屈服和屈曲强度校核,从而为自升式平台确定恰当的桩腿系固和拖航方案提供依据。     

水下拖体和拖缆运动模型研究探讨

水下拖体运动研究是水下拖曳系统研制的重要内容。文章结合工程实际,基于Newton-Euler方法建立了水下拖体的运动模型,基于有限差分法建立了拖缆的运动模型,在此基础上结合拖缆运动的边界条件建立了系统的运动模型,并给出了相应的仿真算例。从仿真结果可以看出,通过该运动模型,可以很好地研究水下拖体受拖船干扰下的运动情况。该模型的建立对水下拖曳系统的研制来说有重大的参考价值。     

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。     

破损舰艇拖航稳度分析

破损舰艇拖航稳度是拖航安全性研究的重要方面.拖力作用、破损进水和波浪作用对破损舰艇的稳性产生较大影响.通过给出舰艇在波浪扰动情况下,舱组进水的被拖带破损舰艇稳度的计算方法,分析了各种航向航速对于稳度的影响,提出了提高破损舰艇拖航稳性措施,对于保障破损舰艇拖航安全具有一定的理论价值和实践意义.     

30万吨级FPSO拖航运动响应和波浪载荷分析

对一折角型线的 30万吨级 FPSO拖航时的运动响应和波浪载荷进行了计算与分析 ,计算与分析的结果可供拖航参考。     

工程船舶拖航总阻力预报方法

为保证工程船舶在拖航过程中的安全性,对拖航阻力预报方法进行研究.在分析船舶拖航阻力组成成分的基础上,阐述各阻力成分的计算方法.以某肥大型工程船为例,采用模型试验的方法对其静水阻力性能进行评估,采用经验公式对其在中等海况下的风阻力、波浪阻力和海流阻力进行估算,最终得到其拖航总阻力.试验和计算结果表明:当船舶航速较低时,风阻力在拖航总阻力中占比较大;随着船舶航速的增加,静水阻力逐渐成为拖航总阻力的主要成分;波浪阻力在拖航总阻力中占比较小;海流阻力随着船舶航速的增加逐渐增大.