水力式升船机钢丝绳弹性模量对运行稳定性的影响

水力式升船机机械连接系统中,钢丝绳是连接平衡重和船厢的柔性介质。钢丝绳在升船机运行过程中的变形特性与升船机运行稳定性有密切关系,研究意义明确。针对钢丝绳变形,进行一维仿真计算,分析绳端变形特性,进而揭示运行过程中钢丝绳弹性变形引起的船厢或平衡重附加位移特性。此外,建立"同步轴-钢丝绳-载水船厢"三维耦合模型,研究了钢丝绳弹性模量对船厢纵向倾斜量的影响,获得船厢纵倾量对钢丝绳弹性模量的响应规律。     

三峡工程升船机提升系统力学模型

三峡升船机提升系统是由多个子系统组成的复杂系统，其中有传动机械、船厢、水体、客轮、钢丝绳和调平油缸等。子系统之间的相互作用对提升系统的运行过程有着明显的影响。本文采用水弹性理论，对提升系统进行力学分析，建立了整体动态数学模型，为今后计算机仿真及系统的优化设计、安全度的评估提供理论依据。     

FPSO与穿梭油轮的旁靠时域分析及系统优化

[目的]针对FPSO在中国南海海域的作业海况,对多点系泊系统和FPSO与穿梭油轮的旁靠耦合系统进行时域分析及优化研究。[方法]运用AQWA及势流理论进行时域分析,优化系泊缆分段及其比例、导缆孔位置,并使用Fluent数值求解方法,分析两船旁靠时吃水变化对风浪流载荷的影响。[结果]结果表明:顶段为200 m钢缆、底段为316 m船链最适合200 m水深的FPSO多点系泊结构;旁靠缆张紧或者旁靠缆增重可以降低穿梭油轮的运动幅度,将导缆孔位置向船舯移动后,护舷和系泊缆的受力更加均匀;当旁靠缆重量为135 kg/m时,护舷和旁靠缆受力极值和平均值达到最小。[结论]所得结果可加深系泊参数对系泊缆张力及船舶运动影响的理解,并对优化系泊方案设计具有一定的参考价值。     

升船机卧倒门启闭船舶停泊条件三维数值模拟

升船机卧倒门启闭过程中,船厢内船舶停泊条件研究是升船机水力学的关键问题之一,通过结合RNG k-ε紊流模型、自由液面VOF模拟方法以及模拟物体自由运动的GMO模型技术,对卧倒门启闭过程中船舶停泊条件进行了数值模拟研究,并对船厢内的流场和船舶系缆力进行分析,计算结果与模型试验结果吻合良好。     

船池形式对下水式升船机船厢出水过程水动力特性的影响

通过比尺为1∶20的船厢出入水物理模型,系统研究船池面积和船厢出水速度对下水式升船机船厢出水水动力特性的影响。结果表明:船池与船厢间隙面积与船厢面积比β的增大可有效降低船厢出水启动力、引航道内水面最大坡降,改善船池内船厢停泊条件;结合船厢入水过程水动力特性以及工程实际,建议船池与船厢间隙面积与船厢面积的最佳比值β为1.24。     

下水式升船机船厢入水过程船池形式

通过比尺为1∶20的船厢出入水物理模型,系统研究船池面积和船厢入水速度对下水式升船机船厢出入水水动力特性的影响。结果表明:船池与船厢面积之差与船厢面积比β的增大可有效降低船厢入水过程船池内水面壅高、船池、引航道内水面最大坡降,改善船池内船厢停泊条件,同时考虑β的增大将引起工程投资的增加,建议船池与船厢间隙面积与船厢面积的最佳比值β为1.24。     

超高扬程齿轮齿条升船机动力特性分析*

运用ANSYS有限元软件建立了包含塔柱、承船厢、提升系统和地基的超高扬程齿轮齿条爬升式升船机整体模型,并对其进行动力特性分析。计算结果表明：1）提升系统及升船机整体结构的主要低阶特征振型包括横向摆动、竖向扭转、纵向摆动,厢内有船工况下的自振频率要小于厢内无船工况。2）对比塔柱-地基系统模型、有船工况下修正HOUSNER简化船舶模型、流固耦合实体船舶模型,发现考虑提升系统后的升船机整体结构模型的主要振型频率均减小;同时发现采用修正HOUSNER简化船舶模型与流固耦合实体船舶模型具有相似的固有频率值,简化船舶模型的结构系统自振频率均小于实体船舶模型。     

下水式升船机船厢底缘形式研究*

通过比尺为1:20的船厢出入水过程概化物理模型,对下水式升船机船厢主体底缘形式进行系统研究,探讨不同底缘形式的船厢对出入水过程船厢池水面波动、吸附力、拍击力及附加水动力荷载的影响。研究表明：船厢底缘角度的增大可有效降低船厢出水吸附力与入水拍击力,同时考虑到船厢底缘角度的增大会引起船厢质量的增加,提出船厢底缘较优角度为4°。     

基于AQWA的发电船栈桥系泊水动力性能

为分析栈桥系泊系统和风、浪、流等环境因素对发电船水动力性能的影响,文章评估发电船系泊系统的安全性,合理设计发电船系泊系统,并建立发电船栈桥系泊数值模型。基于三维势流理论,应用AQWA软件对该船进行频域水动力性能分析,通过时域耦合仿真计算得到其六自由度运动响应、系泊缆张力和护舷压力,并对不同环境载荷下的船舶系泊系统进行安全校核。计算结果表明：在各作业工况下,发电船系泊系统是安全的;波高和浪向角对系泊缆的张力和运动响应有重要影响,波浪周期对纵摇和垂荡的影响较大。     

考虑船舶影响的超高扬程升船机地震响应研究

采用ANSYS有限元软件,建立了200 m扬程的升船机整体有限元模型,包含了卷筒、钢丝绳、平衡重、塔柱、承船厢、顶部联系梁、纵横导向机构、挡土墙以及地基。利用Housner模型和修正Housner模型简化了厢-水、厢-水-船动力耦合模型。通过有限元计算,对比分析了8度地震作用下,厢内有船和无船两种工况时,升船机塔柱以及承船厢的位移和加速度响应以及特征部位的应力响应。结果表明:升船机塔柱顶部的最大横向位移为36.61 cm,满足规范限值要求;地震作用下底板和塔柱筒体的交界面发生应力集中现象,需加强配筋;厢内船舶对升船机整体系统的动力响应影响不大,但是对承船厢有较为明显的影响,在研究地震作用下承船厢动力响应时,厢内船舶不能被忽略。     

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。     

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。     

垂直升船机船厢门控制过程实现

在垂直升船机运行过程中，承船厢船厢门是保证船厢水深、连通船厢水域和上下游水域的重要机构。通过简要介绍承船厢船厢门的结构及布置、控制系统的组成、运行过程实现，探讨采用可编程控制器实现对船厢门启闭控制，使船厢门安全可靠运行的方法。     

升船机提升系统动力特性试验研究

本文根据流体和结构动力相似理论导出了升船机提升系统试验模型和实物之间几何和物理量之间的相互对应关系.依照这些关系,就整个提升系统进行了1:30缩比模型的探索性试验,并通过对试验结果的分析,得到了一些有益的结论.     

船舶搁浅于刚性斜坡数值仿真的模型化技术

显式非线性有限元分析已逐渐成为研究船舶搁浅问题的重要方法,但其模型化技术是实现数值仿真的关键。本文将搁浅船处理为可变形结构,用弹塑性材料模拟并进行整船建模,斜坡处理为刚体,用刚性材料模拟,船舶与斜坡之间定义为主从接触,船艏定义为自接触。通过仿真计算,获得并讨论了搁浅过程中的船体运动情况、搁浅接触力曲线、能量转化及船舶损伤变形情况。算例表明本文的模型化技术可以用于船舶搁浅的仿真计算。     

水力式升船机制动器上闸与松闸条件

水力式升船机制动器采用常闭式制动,在升船机正常对接过程中,船厢调平以及事故工况下制动器上闸起到了固定船厢位置、阻止平衡侧和船厢侧钢丝绳力的传递和保护同步轴的作用。由于水力式升船机在上闸后平衡重侧和船厢侧的荷载实时平衡体系被打破,在松闸前需要满足相应的松闸条件,否则会对升船机安全运行产生极大危害。依托景洪水力式升船机对制动器上闸应用条件及松闸条件判断进行了系统分析,得到水力式升船机需要上闸工况和松闸条件的判断依据。     

三峡升船机锁定机构单点保压失效时小齿轮受力变化

通过对三峡升船机船厢水深与锁定机构设定特定的研究条件,分析锁定机构单个驱动点保压失效状态下小齿轮受力变化和船厢水深对锁定机构受力的影响,通过研究不同条件下小齿轮的受力特点、动作规律,使用数学方程核算船厢倾斜状态对锁定机构受力的影响,从理论上得出此研究条件下小齿轮受力的定性和定量变化规律。结果表明,锁定机构的保压性能失效会引起船厢驱动机构的受力变化;船厢倾斜对锁定机构动作的允许偏载水深是有影响的,但此影响较小。     

限制水域船舶纵向下水的动力学分析

为了对限制水域内船舶纵向下水运动进行完整而准确的预报,考虑兴波阻力、粘性阻力、锚链力、钢缆力、水流力、横向侧推力的动力效应以及不对称水域等因素对下水运动的影响,针对下水各阶段建立了船体运动模型,提出了一种较为完善的限制水域内下水运动理论计算方法.采用该方法对一艘45000吨化学品/成品油轮的下水运动进行了预报,并与实船下水测试结果进行了比较分析.结果表明,此方法可以较好地模拟船舶下水运动,为分析和判断船舶下水的安全性提供了依据.     

水力式升船机下游对接方式探讨

水力式升船机因其下游对接过程中存在多重流固耦合,如船厢与船厢池、船厢内水体与船厢、竖井水体与平衡重等,对接过程升船机受力较传统钢丝卷扬下水式升船机更为复杂。为保证水力式升船机下游安全高效对接运行,对水力式升船机制动器工作状态和下游对接位选取进行深入研究。依托景洪水力式升船机原型观测下游对接过程试验,探讨下游制动器工作方式、船厢对接位对升船机运行的影响,推导有对接水位差制动器不上闸时开启船厢门船厢位移公式,得出制动器工作方式与船厢对接位选取的适用条件。