船舶拖锚对海底电缆埋深的影响

针对工程船舶常用的大抓力锚,考虑拖锚啮土深度和影响范围,确定海底电缆的最佳埋设深度。采用模型试验和数值模拟的方法分析拖锚过程中船锚的啮土轨迹;基于室内模型试验结果并结合船锚尺寸,提出船锚啮土深度与影响范围的理论计算方法。理论计算结果和数值分析结果与模型试验实测数据吻合良好,验证了理论算法和数值模拟方法的可靠性。     

拖曳锚安装缆绳在海床土中的嵌入特性

在深水或超深水海洋油气资源的开发中广泛应用的新型拖曳锚,由于受到安装缆绳拖曳力的作用会逐渐嵌入海床,在海床土体中安装缆绳嵌入段长度的变化规律体现了缆绳的嵌入特性,对锚板的精确定位和优化安装具有重要意义.基于嵌入缆绳单元的受力模型,建立粘性土和无粘性土中嵌入段缆绳长度的理论预测公式,分析预测受力模型的关键参数对嵌入段缆绳长度的影响,并采用可视化追踪技术对理论模型进行验证.     

基于拖曳锚轨迹方程的拖曳锚系泊优化分析

拖曳锚系泊作为目前海洋工程使用最为广泛的系泊方式，因其较低的制造和安装成本使其成为小型浮式平台系泊方式的首选。目前拖曳式系泊设计大多根据以往工程经验进行选择设计，由于经验设计中并没过多的泥面表面及以下锚链安装信息，因此在设计之初很难对系泊材料用量准确计算。不同重量的拖曳锚在同样的嵌深和同样的锚倾角条件下，所能提供的系泊力大不相同。同时，不同重量的拖曳锚的在相同土壤条件下拖曳嵌入轨迹不同，因而最大埋深不同。上述两方面原因导致不同重量的拖曳锚提供的系泊力不一样。因此，需要达到同样的系泊效果，泥线以下反悬链线和卧底链的长度在不同重量锚的系泊系统中是不同的。参照系泊成本各个分项在其生命周期各阶段的占比，材料制造成本与安装成本占据系泊成本的大部分，且安装成本往往正比于材料成本。因此降低系泊锚链的材料成本对整个系泊系统的成本降低起到了巨大的优化作用。通过结合拖曳锚的极限平衡法拖曳轨迹理论方程，以不同重量的拖曳锚在粘性土壤中的不同拖曳距离下提供额定系泊力时所需要的材料重量为系泊成本评价依据，从而得到浮式结构物系泊系统的一种设计优化方法。     

海洋工程拖曳埋置锚结构强度与试验方法研究

针对拖曳埋置锚在海洋工程锚泊定位系统中结构强度的设计难点,以及缺少明确的试验方法问题,以某型拖曳埋置锚为研究对象,建立了简化的拖曳埋置锚结构强度分析模型,验证了不同工况下拖曳埋置锚的结构强度计算要点,总结了拖曳埋置锚设计要点与试验方法.结果表明:海洋工程拖曳埋置锚应计算关键剖面的结构强度,并通过试验验证其强度,试验验证负荷可取50％系泊链破断负荷,约束点取距锚爪尖端20％ ～30％的锚爪长度.     

绞吸船在软土地质下横移锚抓地力计算方法

大型绞吸船采用三角宽鳍锚作为横移挖掘的定位锚,针对横移锚在软土地质条件下锚抓力受限的问题,采用土体的极限平衡原理进行横移锚受力分析,建立三角宽鳍横移锚抓地力计算方法。经计算分析,在软土地质条件下,影响横移锚抓地力的主要因素为锚冠入土深度、土楔破坏角和锚杆角度。结果表明,锚冠入土越深,锚抓地力越大;锚杆与水平面夹角越小,锚抓地力越大;随土楔破坏角逐步增加,锚抓地力呈先减小、后变大的趋势;土楔破坏角在20°~25°时,横移锚抓地力最小,锚抓力系数为14左右。     

基于ANSYS的ST/STS Offshore锚结构优化设计

ST/STS Offshore锚是一种新型大抓力钢板焊接锚.文章以5000kgST Offshore锚为例,应用三维软件Pro/E对STOffshore锚进行参数化建模,并用ANSYS进行有限元结构优化设计.经过优化,在重量没有明显变化的前提下,该锚具有更高的强度和安全性.     

18000t半潜船模型与实船拉锚试验偏差的分析和处理

18000t半潜船选用大抓力AC14锚，在首楼设备锚穴进行锚的收藏,由于锚模型制作时锚爪的重心与实船有偏差，加上锚穴所处的位置船体线型比较瘦削，造成实船拉锚试验时锚收藏困难。我们在锚穴的上口增加锚眉结构，妥善解决了锚的收藏问题。     

拖曳锚实验及形态优化研究

拖曳锚作为新型的系泊基础,尚存诸多关键技术问题需要深入认识和解决。总结拖曳锚实验研究的基本情况及各类实验方法的优缺点,指出拖曳嵌入技术及定位技术研究、多运动参数及运动轨迹测量、重复性及测试精度提高是实验研究的重点和难点。基于拖曳锚形态设计的演变历程,提出锚板结构组成七大部分的功能特性和优化设计准则,指出良好的嵌入性能及效率、加工性能、稳定性能和承载性能是锚板形态设计力争达到的目标。     

重力式锚锚抓力计算原理及锚碇性能提升研究

本文在充分调研、梳理及分析国内外相关资料的基础上,通过力学分析提出了一种较为合理的重力式锚锚抓力计算公式,然后分别研究了锚体与底质间的摩擦系数、锚线与水平面的夹角等因素对重力式锚锚抓力的影响规律和影响程度,对重力式锚锚碇性能提升进行研究并给出相关优化建议。本文提出的计算公式及锚碇性能提升建议可应用于浮码头和单点系泊系统的锚体设计。     

锚地选址时的底质影响因素分析

针对锚地选址时的底质影响问题,对比分析国内外锚地底质研究成果,根据锚抓力试验结果分析不同底质条件对应不同船锚类型的锚抓力系数,论述船锚类型和锚地底质对于锚抓力的影响,最终将锚地底质条件按照不同锚型的锚抓力系数进行分类;分析研究底质对于卧底锚链摩擦力的影响并给出典型大型船舶在不同底质上的卧底锚链摩擦力,说明卧底锚链长度对船舶锚泊的影响。得出如下结论：锚地底质的适宜性跟使用锚地的船舶类型、等级、锚型等因素有关,应对使用锚地的船型进行分析论证,必要时应开展锚泊试验论证。     

拖曳力对滑行艇航行性能影响的试验研究

为了研究滑行艇作为高速拖曳水面搭载平台的可行性,通过模型试验方法对滑行艇在静水和波浪中的阻力性能及航行姿态变化情况开展研究,分别在非拖曳与拖曳2种工况下进行试验。在静水条件下,研究了滑行艇在不同航速时的阻力及航态变化,讨论了拖曳力对航行性能的影响。在规则波条件下,对滑行艇在排水状态和滑行状态,以及不同波长、不同波高的情况下进行模型试验,讨论了拖曳力对阻力平均值、纵摇、垂荡以及首部加速度的影响程度。通过试验结果对比分析,总结了拖曳力对滑行艇阻力及航态的影响规律,并提出了滑行艇作为高速拖曳水面搭载平台时的建议。     

锚之改进

本文扼要介绍了国外三种大抓力船用锚的技术性能及其优点。     

船舶抛起锚操纵运动数学模型研究

求解锚链对船舶的水平作用力时对悬链链型区分为自悬链和约束链两种情况并采用了不同的计算方法,计算锚的抓力系数时考虑了锚在海底移动距离、锚杆仰角、锚型,底质等因素,提出了锚在海底移动的运动方程.分别计算了锚的运动和船体的运动,运用MMG(Ship Manoeuvring Mathematical Model Group)模型,建立了比较符合抛起锚操纵实践的船舶抛起锚操纵运动数学模型.编制相应的软件进行仿真试验,试验结果和相关文献的结果一致.     

海洋高速拖曳系统的流体动力分析

本文的主要目的是建立海洋拖曳系统的一般性模型,并与实船拖曳系统的测量结果进行比较,以验证其精确性。与其它的计算机缆模型不同的是,本模型即包含了拖体,也包含了拖线、模型完全是一般性质的,可以用直角坐标（向前拖动）或柱坐标（定常回转）系统来预报拖曳系统三维定常状态的性能行为。利用实船拖曳系统的仪器测试数据对模型进行了校正。校正研究的结果表明,本模型可以在工程精度范围内预报拖曳系统的性能（拖体方位和力、拖线的空间构形和张力分布等）。     

基于3ds MAX的船舶设备的VR三维建模

针对当前航海领域,以往的船舶设备显示环节较为简单与现如今的VR技术的兼容性较差,给用户的观看和理解均造成一定程度的障碍。本文采用3dsMAX软件建立VR三维模型,以反应舵为例简要阐述建立模型的大致流程,以AC-14大抓力全平衡锚为例建立三维模型,使用3dsMAX制作锚啮入土中的过程动画,改变以往偏向于数字建模和数字化输出的单一的效果弊端,通过对船舶设备进行三维建模、视景虚拟,建立可视化管理模型,减少工作失误,有利于船舶管理与操作。     

拖体拖曳稳态纵倾角计算仿真及试验

无动力拖体拖曳过程中,通常对拖体姿态稳定性及稳态角度要求较高。文章给出无动力拖体拖曳过程中稳态纵倾角计算方程,为拖体结构设计提供理论依据,并提出一种动力学及流体力学联合仿真方法,对拖体拖曳稳态纵倾角进行仿真计算。将仿真结果与多次湖上试验的数据进行对比,证明了仿真计算方案可行,且准确性较高,这对今后产品的结构设计、试验方案和设备使用有一定的指导意义。     

单锚式钢板桩结构锚固位置影响分析

单锚式钢板桩结构锚固位置的变化对结构的体系性能有着显著影响,但目前设计及研究中对这一问题重视不够。首先采用自由支承法确定单锚式钢板桩结构体系设计方案;然后基于上述设计方案的有限元模型,同时考虑桩身及土体变形特性,研究锚固点位置对板桩弯矩、锚杆轴力及结构位移的影响规律。结果表明,锚固点位于钢板桩顶部以下0.25~0.3倍开挖深度时,钢板桩的最大水平位移和桩后土体的最大沉降达到最小值;随着锚固点位置由桩顶向下移动,锚杆的轴力逐渐增加,而板桩的最大弯矩逐渐减小。同时,与有限元结果相比,采用自由支承法所得到的结构体系的板桩弯矩偏大,有利于板桩的安全性,而锚杆的轴力偏小,可能导致锚杆的失效。     

重力锚在“世越号”打捞中的应用

2017年3月22日,沉没1 077天的"世越号"在上海打捞局590天的紧张施工下缓缓浮出水面,一时举世瞩目。以侧卧的姿态从44米深水中整体打捞重达万吨的沉船被称为世界打捞史上的奇迹。由于"世越号"打捞现场海底泥质坚硬,普通的抓力锚很难提供上百吨的锚抓力,因此根据实际海底地质情况和理论计算,我们设计了钢筋混凝土重力锚,在实际施工过程中该重力锚提供了200吨以上的锚抓力,为"世越号"打捞的顺利推进提供了很好的助力。     

块体形状对水流拖曳力的影响

在计算块体受到的水流拖曳力时,常借鉴针对球体所提出的公式,然而它并不能客观地反映出块体形状对拖曳力产生的影响。文中将块体形状概化为长方体,通过水槽试验测量了水流作用下不同尺度的大颗粒块体受到的水平拖曳力,研究了块体形状对水流拖曳力的影响,并提出了考虑块体形状影响的拖曳力计算公式。     

近水面拖曳浮标测试系统运动特性研究

通信浮标能提高潜艇通信性能,因此提出一种二级拖曳通信浮标,并设计一种近水面拖曳浮标测试平台。该平台由拖船与升沉补偿装置、拖体与拖缆等组成,可以模拟潜艇运动,用以测试拖曳浮标。为研究测试平台的动力学特性,首先建立测试平台和被测对象的动力学模型及其仿真模型,模型涵盖非线性波浪力计算、柔性脐带缆建模、深度模糊控制、升沉补偿装置以及多体刚柔耦合等,随后基于试验得到的被测对象水动力学参数,对测试平台在不同拖曳速度和拖缆长度下的拖曳试验进行仿真研究。仿真结果表明：拖曳速度增大后,一级拖体稳定深度可减小30%,深度波动幅度无明显变化,而被测对象的稳定深度增加20%以上,深度波动幅度可减小80%以上;一级拖缆的长度增加对一级拖体和被测对象的深度影响可忽略不计;二级拖缆长度的增加会导致一级拖体的深度小幅度增加,但不会影响被测对象的稳定深度及其波动幅度。研究结果可为潜艇拖曳系统测试平台的设计与试验提供理论参考。