嵌入式远程监测系统设计与应用

嵌入式系统是当今信息技术领域的一个热门研究方向,具有快速的数据处理能力和良好的网络性能,在该领域能够得到广泛的应用与发展。文中以锚泊安全为应用对象,提出了基于嵌入式与无线技术的锚泊远程监测系统,该系统由采集端与监控端组成,分别安装于船上与岸上,采集端负责采集锚泊现场受力与视频数据,监控端负责实时监测锚泊工况,并在紧急情况下,能够实现声光报警。     

锚泊系统的快速计算方法及应用

在满足锚链使用要求的情况下,为更好地改变锚链的受力特性,有必要分析并掌握多段悬链的锚链特性和锚泊力。给出多段锚链受力的计算步骤,并应用切比雪夫拟合锚链的受力,采用高阶边界元求解势流理论下的浮体波浪力,应用于锚泊与浮体结构系统运动数值模拟。通过算例验证模型的正确性,比较频域模拟和时域模拟锚泊系统的差异,得到关于锚链几何非线性的影响效果。     

锚唇受力分析

分析锚泊状态、抛锚和收锚状态、锚存状态和极端状态中锚与锚链的运动情况,确定锚链和锚对锚唇的作用方式,建立锚唇受力的计算公式,根据实际锚泊经验,选取不同船型,分析锚唇受力极值以及锚自身质量、水中锚链长度等因素对锚唇受力的影响。     

三维锚泊系统时域计算分析

通过采用在频域内对浮体运动方程求解并将计算结果转换为时域结果,同时与锚链线运动时域方程耦合求解锚泊浮体在限制工作水深的运动位移与锚链线上的张力.采用一种考虑锚链线上各种受力的三维锚链线模型来计算锚链的位移与受力.通过对计算结果的分析表明,本方法简单、实用,可以提供具有工程精度的锚泊性能预报.     

走锚预报数学模型

本文通过对锚泊船进行受力分析和受力计算，应用船舶操纵基本方程，建立了风流浪等外力作用下，锚泊船在浅水、低速、大漂角中的运动方程。通过对船舶运动与锚链受力及锚链受力与锚抓力之间的关系进行研究，提出了一般运输船单锚泊时，在设定的海况下进行走锚预报的数学模型。并利用计算机对实船进行模拟计算，取得了与实际情况比较符合的效果。本文对研制开发走锚预报器提供了理论依据，对于提高锚泊安全性作了一种新的尝试。     

浮式生产储油船锚泊定位性能计算

应用计算锚链的悬链线方程和计算船舶运动的格林函数方法的耦合数值方法，对一锚泊的浮式生产储油船进行了定位性能计算，给出了自由状态与锚泊状态系统的运动响应特性的对比、不同状态与工况的锚泊浮体的运动性能参数以及锚链承受的张力等计算结果。研究成果可以为浮式生产储油船锚泊系统设计、校核计算和锚泊系统形式与参数优化提供初步计算结果以及用于设计方案的比较。     

基于模糊决策的锚泊定位系统张力分配优化

锚泊系统张力场分布的优化往往忽视单根锚链受力.为减小锚链的受力强度,同时维护张力场分布均匀程度,提出一种基于遗传算法随机性的决策集合生成方法,并结合广义q-ROF-TODIM决策法形成模糊决策策略.通过分析锚链顶端水平张力均值和张力场分布均匀程度均值随决策指标权重的变化确定指标权重,以基于改进降维遗传算法的张力分配策略为对象,对比分析优化前后锚链顶端水平张力和受力均匀程度时程.结果表明,经模糊决策方法优化的张力分配策略在合理偏好权重下能有效降低单根锚链的顶端受力强度,同时维护锚链张力场分布的平衡性,进而确保锚泊定位系统的安全可靠.研究结论可为锚泊定位控制系统优化设计提供参考.     

导管架下水系统驳船锚链力的动态计算

在导管架下水系统中,锚泊系统由单链组成,导管架和驳船的运动十分复杂,利用定步长积分法在时域内做数学模型的数值解时,不能通过给定偏移量来计算锚链的回复力.锚链和系统一样处于动力响应运动中,所以也不能根据系统的平衡位置点计算锚泊外力.分析了导管架下水系统中驳船锚链的受力特点,探讨了一种新的计算方法,动态迭代计算导管架下水系统的锚链力.编制了通用的计算程序,对一种典型的导管架下水系统进行了计算,结果表明,所算得的力与乐美龙法和经验公式的结果相吻合.     

船舶锚泊系统分析

通过数值模拟,以某一散货船为例,研究风、浪、流载荷共同作用对该船舶锚泊系统产生的影响,在有限元软件ANSYS-AQWA中建立了该船舶及其锚泊系统的有限元模型,并对其进行分析。主要对3种典型工况下的船舶锚泊系统进行数值模拟,并对锚链张力进行校核,对运动响应进行分析,完成数值计算结果分析。研究结果表明:锚泊系统的运动响应分析及锚链张力校核在船舶建造和安全性能评估的过程中发挥重大的作用;数值模拟分析可以为选取适宜的锚泊系统提供依据和保障,有效减少经济损失。     

含裙板锚泊浮筒的动力响应分析

为了降低单点锚泊系统的坏损情况,延长其使用寿命,在浮筒的下端加装裙板以防浮筒遭受碰撞。本文运用Workbench计算软件,在生存工况下考虑风、流以及波浪载荷的共同作用,对含裙板的锚泊浮筒进行了时域模拟,通过对锚链受力的分析,验证了锚链的安全性符合规范要求。     

浮标在波浪中的试验研究

对于用于测量目的的浮标来说,为了保证仪器仪表的正常工作,浮标在波浪中的运动要受到一定的限制,因此必须采取合适的锚泊系统.本文针对一三锚系统进行了波浪水池中的模型试验,浮标由三根锚链系泊,每根锚链在靠近浮标处都放置一个浮筒.试验结果表明,此锚泊系统能满足浮标的运动,锚链张力也比较小,具有较好的工程应用价值.     

基于AQWA的双浮箱-双水平板浮式防波堤水动力分析

运用AQWA软件,针对双浮箱-双水平板浮式防波堤,建立不规则波作用下浮体锚链的耦合模型,研究时域情况下,改变水平板与浮箱的垂直间距,分析浮体运动响应以及锚链受力情况;并深入探讨了不同波浪周期和波高情况下水平板长度对浮体运动响应以及锚链受力的影响.结果表明,增加水平板与浮箱的垂直间距和水平板长度,可以有效减小浮体运动响应和锚链受力.波高和波浪周期是浮体重要的水动力因素,波高越大,波浪周期越长,浮体运动响应越剧烈;当浮体水平板长度达到21米左右时,整个防波堤达到最佳锚泊状态.     

浅水单模块浮式防波堤锚泊系统分析研究

针对浅水海域的单模块浮箱式防波堤,利用水动力通用软件ANSYS-AQWA,建立不规则波作用下浮体锚链耦合模型,得到浮式防波堤频域与时域的动态响应。重点分析频域下的六自由度运动RAO,以及利用AQWA的缆索动力学模块,设计对比了拖地长度和预张力不同的锚泊线受力情况,并得到该条件下最优的锚泊系统,对实际工程有参考价值。     

可潜式滚装码头锚泊系统试验研究

可潜式滚装码头由趸船、双体滚装平台和设有特种垂直锚装置的组合锚泊系统等组成。较详细介绍了趸船模型的设计、锚链的模拟方法,全面地分析了不同的锚泊组合方式下锚系的受力状况,得到囤船在风浪流组合条件下相关力学特性和响应规律。     

敷缆船作业锚泊设计分析

为保证敷缆船在敷设海底电缆过程中锚泊的安全性,以某敷缆船为研究对象,采用SESAM和OrcaFlex软件分析敷缆船作业过程中其系泊锚链的受力特性,对比2种抛锚长度布置方案下锚泊系统在移位和移锚过程中的受力特点。结果表明,在敷缆船移位过程中,其锚泊系统的布置方式对系统的安全性有重要影响,计算结果可为敷缆船的设计提供参考。     

敷缆船作业锚泊设计分析

为保证敷缆船在敷设海底电缆过程中锚泊的安全性,以某敷缆船为研究对象,采用SESAM和OrcaFlex软件分析敷缆船作业过程中其系泊锚链的受力特性,对比2种抛锚长度布置方案下锚泊系统在移位和移锚过程中的受力特点.结果表明,在敷缆船移位过程中,其锚泊系统的布置方式对系统的安全性有重要影响,计算结果可为敷缆船的设计提供参考.     

深水二维对称式布置两成分锚泊线时域动力分析

深水作业海上浮式结构物的锚泊定位系统由锚链或锚索等成分进行约束,由于锚泊线的几何非线性,外界环境作用力的非线性和系泊浮体的运动的非线性给锚泊系统的回复力和位移的计算分析带来困难。此外,多种材料成分组成的多成分锚泊线的使用在推动了锚泊系统的深水应用和发展的同时也给锚泊系统的设计带来困难。本文采用设计波理论结合有限元方法进行两成分锚泊线的动力分析,考虑导缆孔处系泊结构物运动的影响。并将结果与单一成分锚泊线计算结果作比较分析,得到有益结论。     

荷重多锚锚泊系统分析

多锚锚泊系统需要很长的锚链长度,并且初始锚链张力也很大。但是我们总希望给锚链—个较小的初始张力,当浮体发生位移时,恢复力迅速增加,而荷重多锚锚泊系统就具有这种特点。     

锚泊线一阶运动响应对二阶锚链阻尼的影响

本文主要研究锚泊线的一阶运动响应对二阶锚链阻尼的影响。在频域内采用摄动方法分析系泊结构物慢漂运动时,锚链二阶方程可分解成非齐次方程和齐次方程。其解分别与锚链的一阶运动响应和浮式结构物的二阶运动有关。为了探讨锚泊线一阶运动的影响,本文通过求解非齐次和齐次方程,分别求得相应的二阶锚链阻尼和二阶锚链力。从计算结果可以看出,尽管由非齐次方程得到的二阶锚链力占总的二阶锚链力成分很小,但其所提供的二阶锚链阻尼却与二阶齐次方程解同量级。故在分析二阶锚链阻尼时,不能忽略非齐次方程解的影响。     

大型工程船舶锚泊移位系统研究

为了实现大型工程船舶的准确定位和移动,结合船舶锚泊系统模型,提出了以实现所有锚链张力值方差最小为目标函数的最优控制策略,制定了移位系统控制方案,并根据水平面至导缆孔部分锚链和水下锚链受力的不同,采用系数法将整条悬链线等效为两成分锚泊线,对传统悬链线方程作出改进.具体算例和分析表明:改进的悬链线方程更符合实际工程情况,采用该最优控制策略设计的移位方案简单可行,实现了锚链张力的合理分布和船舶的准确移位.