基于一体化平台的海洋脐带缆设计

针对深海脐带缆工程设计过程,使用一体化的海洋工程设计平台进行脐带缆的截面选型、线形设计、强度分析、规范校核。并使用一体化平台实现脐带缆的建模,计算工况设置,生成计算模型,导入商业软件分析和结果处理过程。在设计阶段对多种截面在多种工况条件下进行模拟,得到各截面脐带缆关键性能参数,通过脐带缆方案比选,确定脐带缆设计方案。     

水下脐带缆水动力性能分析

脐带缆的水动力性能对水下作业装备的设计具有重要意义,本文在建立水下脐带缆动力学模型的基础上,通过对边值问题微分方程的求解分析,对分段绑扎脐带和ROV携带自由端脐带两种工况进行了定量数值计算,为解决类似工程问题提供了有效途径。     

脐带缆水下终端的研制与试验验证

研制一种脐带缆水下终端(Umbilical cable Termination Head, UTH)装置,用于将脐带缆内的光电液信号和化学药剂传输给水下生产系统,实现UTH的国产化。分析UTH结构的设计方法,以及UTH在安装和在位运行状态下的5种载荷工况,并针对每种工况进行仿真计算。通过载荷测试验证UTH结构设计的可靠性,为后续UTH的优化设计和产业化应用提供参考。     

船舶PMS控制策略仿真测试平台设计与实现

为了更好的验证船舶功率管理系统的控制策略,避免危险工况下的测试风险,本文基于Matlab仿真软件与Visual studio 2010开发工具,设计并实现了一个较为通用的船舶能量管理系统仿真测试平台,从船舶能量管理系统的功能出发,具有针对性的建立船舶柴油发电机组、负载等模型用于仿真测试。该软件可在正常和非正常状态下测试PMS系统的控制策略,便于PMS控制策略设计,缩短PMS开发周期。     

基于ANSYS的白鹤滩大坝缆机供料平台钢箱梁设计

本文利用有限元分析软件ANSYS对白鹤滩大坝缆机供料平台中钢箱梁的受力状态进行分析,在最危险工况下,对钢箱梁的强度、刚度等进行分析,优化钢箱梁的设计。     

长平台蝶形布置的液体化工码头系泊分析

以宁波某码头改扩建工程为例,采用Optimoor数学模型,对码头各装卸区不同船型在装卸作业及极端条件系泊状态下的各种工况进行系泊分析。通过采用合理的码头作业标准,确定各船型缆绳材质、数量及安全工作缆力,设计全面的计算工况,综合考虑各船舶的系泊要求并进行大量试算调整,从而得到满足要求的计算结果。重点对比分析长平台码头船舶居中和偏心系缆时缆力分布及船舶运动量特点,针对兼靠中等船型横缆过短或无横缆及小船型无足够系缆设备等问题提出合理可行的解决方案。根据结果确定码头系缆设施选型和布置,绘制出船舶系缆布置,为码头安全运营提供参考。     

带恒功率负载下船舶供电系统暂态稳定性影响因素研究

通过建立船舶供电系统整流同步发电机带恒功率负载的仿真模型,研究了突加、突卸恒功率负载工况下系统的暂态稳定性,确定了影响系统稳定性的各主要因素,并分别评估了其影响程度。分析结果对以后评判船舶综合电力系统带恒功率负载的稳定性具有重要意义。     

带缆遥控水下机器人水动力数学模型及其回转运动分析

提出了一种新型的带缆水下机器人系统三维水动力数学模型。在该模型中脐带缆的控制方程由脐带缆任一微段中的力的平衡条件导出,在此基础上以该脐带缆的控制方程为核心,通过引入脐带缆与水下机器人连接点的边界条件而建立起整个系统的三维水动力学数学模型。数值模拟中作用在机器人主体上的水动力载荷和旋转导管螺旋桨的控制力在考虑了它们之间的相互影响基础上以计算流体力学方法求出。该模型的主要特点是克服了现有的带缆水下机器人系统水动力数学模型将系统各组成部分割裂处理、缺乏从系统整体理论框架中去观察脐带缆、水下机器人主体和螺旋桨推进器水动力特征的缺陷,从一种综合、整体的观点去观察分析带缆遥控水下机器人的动力状态。水下机器人在导管螺旋桨作用下回转运动的数值模拟结果表明,利用所建立的数学模型可以对带缆水下机器人水动力状态进行有效的数值模拟。     

船舶电力系统恒功率负载稳定性仿真研究

根据恒功率负载对船舶电力系统的稳定性的影响,探索影响系统稳定性的因素.通过分析恒功率负载的特性及实现方法并建立系统船舶电力系统带恒功率负载系统的Matlab/Simulink模型,研究了启动、突加、突减负载和短路等不同工况下恒功率负载对船舶电力系统稳定性的影响进行了验证.通过研究,确定了系统稳定性的因素,为未来船舶的电力系统的设计提供参考.     

流花19-5气田脐带缆截面分析优化设计

流花19-5气田使用水下生产系统进行生产,采用了钢制水下脐带缆的设计。脐带缆截面设计和分析是脐带缆系统设计中最关键的部分,其决定了脐带缆的截面形式、脐带缆的重量、尺寸等重要参数。本文从脐带缆的截面分析出发,应用了蒙特卡洛模拟分析方法,优化和验证了脐带缆承压能力分析,之后进行了安装和操作分析,并提出相对于流花19-5气田所采取的一些设计优化。该技术的研究和应用可为其他深水油气田的开发提供很好的参考与借鉴效果。     

基于ANSYS的无缆潜航器力学性能分析研究

为了设计无缆潜航器,采用数值分析和机械制造相结合的方式,设计出一款新型无缆潜航器,在设计制造出潜航器的基础上,对该无缆潜航器进行力学性能分析研究,对其水下运动规律及特性进行了理论推导,采用数值分析的方法分别讨论机器人的结构力学特性和流体力学特性,并对机器人的应力应变强度参数进行仿真分析,讨论不同情况下机器人的属性参数,结合分析数据,对潜航器运行工况下的各项参数进行了稳定性分析,最后对以上所有参数进行总结归纳,文中所采用的方法可以用于机器人设计及优化。     

用于应急拖带的巴拿马导缆孔选型问题研究

针对应急拖带模式下的巴拿马导缆孔受力及其强度问题,从拖带模式和拖索角度入手设定导缆孔负载工况,借助有限元法,以导缆孔规格、孔体厚度、肘板数量为变量对导缆孔进行结构强度分析,同时考虑拖行限速的影响,根据应力分析为导缆孔的选型提供建议。     

基于DSP舰用全数字化控制逆变启动电源设计

舰船电站配备有交流电动滑油泵用交流电动机,对交流电机有直接启动和快速变频软启动的不同要求,本文给出了一种基于DSP全数字化控制的交流电机专用逆变启动电源设计方法。该逆变启动电源具有升压和逆变两级功率变换,升压电路采用变参数PI控制以提高动态响应能力,逆变电路具有输出电压闭环控制环节,并采用SVPWM调制技术提高直流母线电压利用率和改善逆变输出电压波形。本文对电源的系统结构、工作原理及控制策略进行了介绍,目前该电源已交付使用。     

静态脐带缆安装工况参数分析

结合工程实例对静态脐带缆安装工况下的基本力学问题进行了归纳分析,依据海洋管线设计规范计算了脐带缆简化模型关键力学参数,对脐带缆安装工况下的水动力性能进行了分析。通过等效刚度替代原则建立了钢管脐带缆有限元简化模型,重点对比分析了摩擦力对脐带缆应力分布的影响,当缆体承受较大弯曲载荷时可忽略摩擦对脐带缆应力计算的影响。不同拉弯组合载荷作用下脐带缆最大应力均出现在0.025 4 m钢管受拉面,依据计算结果提出了钢管脐带缆的简化设计意见。     

含大功率脉冲性负荷的船舶供电系统设计及研究

脉冲性负荷是一种功率波动明显、频率切换频繁的负载,而船舶电力系统的容量和惯性较小,容易受到负荷波动的影响。本文首先根据雷达的种类、功率,及其运行特性和影响,将其进行分类并梳理出相应的解决思路,对功率波动周期和占空比都不确定的脉冲负荷雷达进行研究。由于柴油机的调速特性和发电机的调压特性都跟不上负荷频幅的波动,脉冲性负荷的工作会给船舶电力系统造成恶劣的影响,本文设计了一种含电容储能的脉冲性负荷供电系统,并完成储能电容参数的计算,结合柴油发电机组固有机械储能特性优化配置电容储能的容量。通过仿真验证了该供电系统在雷达多种典型工况下,直流母线电压的波动满足相关指标要求,网侧输入功率平滑稳定,且网侧电压谐波小于2%,满足负荷供电需求及舰船电网抗负载冲击的要求。研究结果对脉冲负载在舰船电力系统中的应用及其设计方面具有一定的指导意义和参考价值。     

基于半数值方法的脐带缆拉弯能力曲线分析研究

水下生产系统脐带缆连接于水上主控站与海底管汇控制执行器之间,在安装和在位运行时脐带缆的受力情况复杂,其中工作内压下拉伸与弯曲组合形式的荷载是脐带缆承受的最显著工况之一,因此分析缆体截面拉-弯性能曲线有着重要的工程指导意义。文章首先采用理论公式对脐带缆内部关键构件钢管进行拉伸和弯曲荷载下受力分析并得到应力应变响应;同时构建脐带缆二维精细数值模型,考虑构件之间的相互作用与摩擦,分析径向外压与工作内压共同作用下缆体截面应力分布情况。通过提取钢管上热点应力并与理论结果相结合得到相应的拉—弯能力曲线。其结果同传统理论方法比较更加保守可信,可确保脐带缆在安装和在位工作时的安全运行。同时,为海洋工程管缆结构抗荷载能力设计提供一条可行途径。     

船舶并联式气电混合动力系统能量效率分析

为提高船舶系统能效,提出一种船舶并联式气电混合动力系统方案,在Simulink平台上建立系统的仿真模型。结合实例对蓄电池的储能效率进行分析,得到该系统在E3循环、不同功率比下天然气发动机的燃气消耗和电动机的效率,从部件效率、总能量效率和总能量效率提升率3个方面对系统能量效率进行研究。结果表明,该系统在转速100%、功率100%和转速91%、功率75%工况下机械推进模式能量效率高,在转速80%、功率50%工况下电力推进模式能量效率高,在转速63%、功率25%工况下大功率比并联推进模式和电力推进模式能量效率高。     

绞吸挖泥船三缆定位系统设计

三缆定位系统是绞吸挖泥船的重要定位设备之一,对施工作业能力和船舶安全性方面都有着重要影响。针对三缆定位系统的设计问题,从系统的主要组成、工作原理及设计流程等方面进行论述,形成不同工况下三缆系统所承受的外荷载计算流程,采用频域分析和有限元分析等方法,分析得出缆绳张力的变化规律及筒体结构的受力特点,提出缆绳选型及局部结构设计方法。结果表明,各种工况下,缆绳张力随风速增大而增大,且在同等风浪条件下,处于挖泥作业工况和避风工况的缆绳张力区别较大,应综合考虑。此外,在三缆定位的设计过程中,须对受力较大部位进行特殊考虑与重点加强。     

高强度洋流作用下沉管的力学性能研究

沉管水下沉放中,管节与船舶采用缆索连接吊放下沉.为解决外海复杂海况条件下,船管缆系耦合受力的状态与水下管节的位移不受控和缆力超限的问题,通过数值仿真计算和物模试验相结合的方式,分析了不同沉放深度的沉管沉放过程中,船舶受外载荷和管节水下受水动力双重作用时的动力响应情况.通过计算和试验,开展了自由状态下的衰减试验、系泊系统下模型单自由度运动衰减试验、作业状态下沉管和安装船运动响应及各缆绳的受力测量,得到系泊缆、沉管吊缆和安装缆,在浪、流组合作用下的受力和水下运动位移情况,选取了适用于本项目管节沉放施工缆系的关键力学取值,并进行了工程应用验证和对比分析,证明了该研究成果的正确性,研究成果可为类似工程大型构件水下精确沉放和施工提供技术依据.     

基于光电复合缆的水声信号采集发射传输系统

众所周知水下电磁环境复杂,在水下采用电缆传输电信号非常容易受到海洋电磁环境干扰,并且随着距离的增加,电信号受到干扰和衰减也就越大。因此水下中长距离的信号传输采用光电复合缆传输是一个比较好的选择,光纤用来传递水声信号,电缆用来传输电力。因此本文设计了一种基于光电复合缆的水声信号采集发射传输系统,能够很好地解决上述问题。本设计将要采集和发射的水声模拟信号在采集发射端和主机端转换成光信号,端到端之间的传输采用光信号,而采集发射端的供电则由光电复合缆的电缆提供。