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。     

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。     

沙沱升船机承船厢调平控制的研究与应用

文中针对乌江沙沱升船机承船厢调平系统,从液压原理角度进行了详细分析和研究,根据当前升船机发展状况,对承船厢调平控制提出了可行性方案,此方案已用于沙沱升船机承船厢调平。     

船舶艉部结构对尾轴振动特性影响研究

船舶大尺度效应造成船体变形大,使船舶轴系和船体之间相互耦合、相互影响问题十分突出。为此,建立了具有非线性油膜力作用的尾轴-油膜-艉部结构耦合系统动力学模型,推导了系统的动力学微分方程并对方程进行求解,分析了不同转速下尾轴的非线性动力学特征,总结了艉部结构系统的固有频率,参振质量,支承刚度,连接刚度对尾轴振动特性的影响。结果表明：考虑艉部结构的影响之后,尾轴-艉部结构耦合系统的振动特性发生了较大的改变,耦合程度受艉部结构固有频率影响较大,尾轴最大振幅随艉部结构参振质量,支承刚度的变化而发生改变。     

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。     

乌江沙沱升船机承船厢电气系统设计与实现

介绍了乌江沙沱升船机承船厢电气系统的总体情况,对承船厢电气系统进行了详细分析,根据当前升船机电气系统发展现状,对承船厢电气系统进行硬件选型、软件设计,并对其技术关键点进行了详细叙述,形成了独有的特点。本系统经过现场调试验证,系统设计合理,满足控制要求。     

多因素下张力腿平台耦合动力响应特性研究

考虑立管、张力腿及平台本体的非线性耦合,建立六自由度的振动微分方程。推导了方程中的质量矩阵、耦合刚度矩阵、阻尼矩阵及波浪荷载的计算公式。采用微元法对立柱和浮筒进行离散,求得方程数值解。比较分析了四种工况下张力腿平台的耦合动力响应、张力腿及立管张力的变化,揭示了波浪周期、波高、浪向角、预张力、工作水深等多因素对张力腿平台运动响应的影响。     

景洪水力式升船机机械系统设计

结合景洪升船机的设计,对水力式升船机机械系统各子系统及部件的功能进行论述,对其结构和设计参数进行研究,并给出水力式升船机卷筒及同步系统、浮筒及动滑轮装置、钢丝绳组件和下水式承船厢的主要结构和设计参数。对水力式升船机浮筒的配重进行探讨,特别针对无间隙同步系统、承船厢充压对接密封装置提出新颖的结构,为同类工程设计提供参考。     

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。     

水下细长体结构“流-刚-弹耦合”特性及方法

为对水下细长体的流固耦合特性进行分析,本文建立细长体结构的平面运动学方程。为捕捉结构的振动特性,采用双渐进法给出与之相应的流体动力学方程,形成以"流-刚-弹耦合"为特点的方程组。在时域中推进编程求解耦合方程组,得到结构的刚体运动轨迹、弹性振动情况。并与传统有限元方法进行对比,验证本文方法的正确性及合理性。以此为理论依据,对潜艇结构的"流-刚-弹耦合"特性进行分析。研究表明:水下细长结构在水动压力的作用下,流体、刚体运动、弹性振动存在着耦合现象。本文将刚体运动与弹性振动分别求出,直观体现了"流-刚-弹耦合"这一现象。     

升船机船厢卧倒门启闭方式对厢内船舶系缆力的影响*

结合思林、岩滩等升船机承船厢卧倒门不同启闭方式下船舶系缆力模型试验资料,通过概化模型对升船机承船厢卧倒门启闭过程船舶受力影响因素进行分析,提出了承船厢启闭过程船舶纵向系缆力计算方法。利用建立的系缆力计算方法,对保障升船机船厢内船舶系缆安全的卧倒门启闭速度及对接水位差标准进行探讨,提出相关建议。     

潜艇垂直面运动标准化仿真模型研究

本文根据刚体动力学理论所建立的动力学运动方程,结合面向对象编程设计法则,开发出具有良好延展性和可移植性的潜艇垂直面运动标准化仿真模型,并将模型成功运用在潜艇水下六自由度运动仿真系统中,该模型将在潜艇操纵系统的作战使用、故障应急处理及维修的研究工作中起到积极的辅助作用。     

系泊多浮体系统流固耦合和浮体间耦合动力分析

利用多刚体力学运动学方法进行系统铁数学描述。以系统摇荡时各浮体质心位移和浮体角位移表达广义速率。进而表达出有关偏速度、偏角速度、加速度和角加速度。单个系泊浮体在规则波作用下，所受的流体动压力用势流理论计算。多浮体系统摇荡时除入射规则波外，每一浮体的摇荡辐射波对其他浮体也构成了入射波并作用以流体动压力。表达出系统的广义主动力和广义惯性力后代入Kane方程，补充以浮体间的运动约束方程，消去时间因子后得到求解各浮体质心位移和浮体角位移的复数线性代数方程组。     

升船机承船厢有效尺度的分析

根据国内外升船机工程实践和模型试验成果 ,分析了承船厢有效尺度确定的影响因素 ,经统计提出了 L/l、B/b、h/T、n的变化范围以及断面设计。     

Monolithic coupling of the pressure and rigid body motion equations in computational marine hydrodynamics

In Fluid Structure Interaction(FSI) problems encountered in marine hydrodynamics, the pressure field and the velocity of the rigid body are tightly coupled. This coupling is traditionally resolved in a partitioned manner by solving the rigid body motion equations once per nonlinear correction loop, updating the position of the body and solving the fluid flow equations in the new configuration. The partitioned approach requires a large number of nonlinear iteration loops per time–step. In order to enhance the coupling, a monolithic approach is proposed in Finite Volume(FV) framework,where the pressure equation and the rigid body motion equations are solved in a single linear system. The coupling is resolved by solving the rigid body motion equations once per linear solver iteration of the pressure equation, where updated pressure field is used to calculate new forces acting on the body, and by introducing the updated rigid body boundary velocity in to the pressure equation. In this paper the monolithic coupling is validated on a simple 2D heave decay case. Additionally, the method is compared to the traditional partitioned approach(i.e. "strongly coupled" approach) in terms of computational efficiency and accuracy. The comparison is performed on a seakeeping case in regular head waves, and it shows that the monolithic approach achieves similar accuracy with fewer nonlinear correctors per time–step. Hence, significant savings in computational time can be achieved while retaining the same level of accuracy.     

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.     

高弹性橡胶联轴器在脉冲负载作用下的动态响应分析

根据某消磁电站的需要对高弹联轴器的动态特性进行分析,建立双质量的等效转振系统以及相应的动力学方程组。在建立系统振动微分方程的基础上,对高弹性联轴器在脉冲载荷和柴油机输出转矩同时作用下的响应进行数值分析,分析其扭转角度的变化,即第一个脉冲周期的扭转角度峰值响应发生在开始作用时和扭矩达到最大时,最后达到稳态。     

船舶隔振系统稳定性检验的仿真分析与实现

针对船舶隔振系统稳定性检验的需要,提出采用刚体动力学软件进行仿真分析,并以实例详细说明了仿真模型的建立和系统稳定性分析过程。结果表明,对于船舶摇摆时隔振系统的稳定性,传统的静力学检验方法存在着不足,采用动力学分析方法比较合理。     

带有复合结构的多层隔振系统振动传递及声辐射研究

本文将船体结构与安装在其上的设备和周围水介质合在一起建立了一个数学物理模型，即研究具有机器──上层隔振器──带有粘弹性材料（阻尼处理）的筏架结构──下层隔振器──基座艇体──外流场的艇体振动及声辐射。首先，从复合结构与流体相互作用问题的有关混合边值问题出发，针对声波辐射特点，推导了一种广义形式的Hamilton原理及有限元形式的运动方程。在此基础上，分别推导了带有粘弹性材料的筏架结构和艇体与声学介质耦合的动力学运动方程式。进一步在阻尼处理面积及位置、上下层隔振器刚体变化、基座面板厚度变化等四个方面对浮筏隔振系统声场特性的影响作了详细计算及分析研究，得到了一系列具有工程应用价值的结论。     

面向对象思想在升船机主提升控制系统中的应用研究

本文提出了将面向对象思想融入升船机主提升控制系统程序开发中,借助统一建模语言对系统进行分析和设计,找出问题域,构造类和接口,优化程序结构,达到了规范开发过程,降低开发难度和方便维护升级的目的。