A method to predict the torsional resistance of suction caisson with anti-rotation fins in clay

Suction caisson foundations have been increasingly employed as a primary solution to support the offshore fixed- or mobile-structures. Due to harsh environment and complex force transferring of offshore structures, they are still being developed as to satisfy increasing requirements in strict working scenarios. One of emerging challenges is a torsion-governing failure, which has been observed in the oil and gas industry (i.e. significant multiple-inline-force-induced torsion) and in the renewable energy field (i.e. non-coplanar tensile force induced torsion). This paper introduces a novel suction caisson foundation, with anti-rotational fins assembled on the outer skin of caisson. By a comprehensive numerical study, the evolution from local to global failure as the fin numbers from single to multiple, is examined in the clayey soil deposit with effects of soil strength heterogeneity, fins dimension, installation process and foundation-soil interface considered. Based on these, a set of methods to estimate the ultimate torsional capacity of such novel caisson is proposed, which starts from the gain in capacity for a single fin, and evaluate the changes of gains in capacity as fin numbers, then identify the optimised anti-rotational capacity. Finally, three key parameters (i.e. the required fin numbers, the available anti-rotational capacity and the optimised anti-rotational capacity) with some critical considerations, recommendations and implications have been concluded for design practice.     

13 000 m3大型耙吸挖泥船的结构设计

通过13 000 m3大型耙吸挖泥船的设计,阐明了挖泥船结构设计的重点.经过研究与反复比较,选择了比较有利的结构--强框架结构,从而保证了结构强度,而且也便于施工.     

升力鳍伺服系统非定常水动力特性的研究

重点研究了升力鳍升力及转矩与鳍角的非定常水动力特性。通过对鳍升力和转矩的非定常水动力特性试验数据的分析,提出了升力鳍系统的鳍角与升力的换算关系应建立在非定常水动力的基础上。以Theodorsen理论为基础,利用水动力试验数据,修正了基于Theodorsen理论的计算升力系数的公式,提出了修正的升力转矩非定常水动力的数学模型,经实例计算仿真结果与水池试验结果比较,验证了该数学模型的正确性。利用该数学模型直接计算升力,可以省去复杂的、可靠性低、误差大的升力测量装置及复杂的升力计算。该研究也进一步充实了升力鳍非定常水动力特性的理论研究,解决了升力计算的问题。     

犁削技术与微结构加工

介绍犁削加工方法及刀具设备的研究进展情况,包括挤压-犁切、滚压-犁切、劈切-挤压。它们在微结构加工方面有独特优势。     

大型船舶综合减摇系统的研究

本文在分析船舶的综合减摇问题以及船舶主要减横摇装置的优缺点的基础上,针对船舶的减横摇问题,兼顾船舶的静倾问题,提出了可应用于全工况下的船舶综合减摇系统.综合减摇系统是由减摇鳍、减摇水舱和抗静倾平衡水舱组成的.这种综合减摇系统既综合了鳍与水舱的优点,又克服了减摇鳍和减摇水舱各自的缺陷.以高速滚装船为例,建立了"船舶-减摇鳍-被动式U型水舱"系统的运动方程并进行了计算机仿真.通过对仿真结果的讨论和分析得到如下结论:这种综合减摇系统具有良好的减摇能力;在各种航态下(包括零航速)都能达到减摇要求;综合减摇系统的减摇性能远远好于单独使用减摇鳍和减摇水舱的性能.船舶综合减摇系统的提出为大型船舶的综合平衡开辟了新途径,这种设计方法对大型水面舰船、尤其对有舰载机的船舶及两栖作战舰船的综合减摇具有重要意义.     

基于CFD技术的整流鳍节能效果数值预报

针对节能装置节能效果的预报仍然依赖模型试验,数值预报方法对节能效果的预报存在较多困难的问题,提出了一种基于CFD技术的整流鳍节能效果的数值预报方法。首先,研究了整体求解船-桨-舵相互干扰的水动力性能数值计算方法,计算结果与试验值的比较显示,该数值计算方法具有较好的计算精度。然后,采用上述方法预报了船-桨-舵-整流鳍相互干扰的水动力性能,通过比较有整流鳍和无整流鳍两种情况下,螺旋桨吸收单位转矩所发出的推力,分析了整流鳍的节能效果,得到了节能效果较优的整流鳍,其综合节能效果可达2.78%,从而为船舶节能装置的节能效果预报提供了一种适用的理论研究方法。     

船舶减摇鳍不确定非线性系统的变结构鲁棒控制

船舶减摇鳍非线性系统延模中存在参数的不确定性，和由于系统状态变化而引起参数变化大外界干扰等所产生的不确定性。本文提出了一个变结构鲁棒控制算法。经仿真试验表明，该算法对于船舶减摇鳍控制系统十分有效，特别是鲁棒性能令人满意。     

新型收放式减摇鳍阀控液压系统的设计理念

近年来随着国内对收放式小面积减摇鳍的需求增加,上海衡拓实业发展有限公司设计了一种鳍面积较小的后收式收放式减摇鳍,并配备了一种新型收放式减摇鳍阀控液压系统,这种系统具有设计参数选择合理,效率高,抗污染性强和冷却效果佳等特点,经实船使用以后情况良好,完全符合技术要求。文章通过对新型收放式减摇鳍阀控液压系统设计思想的介绍和实践验证,证明这种收放式减摇鳍阀控液压系统设计是合理和有效的。     

基于动态反馈线性化的海洋机器人近水面横摇减摇控制

海洋机器人在近水面低速航行时,在海浪干扰下将产生横摇运动,严重影响机器人安全性能,因此利用零航速减摇鳍系统对横摇运动加以有效控制.针对机器人非线性运动模型及零航速减摇鳍升力模型的特点,利用动态反馈线性化方法设计横摇减摇控制规律.该方法通过将原系统扩展为含有伪状态变量的新系统,实现系统线性化,解决由减摇鳍升力模型引起的系统非线性形式控制输入的问题.理论证明及仿真结果表明该横摇控制规律是稳定有效的.     

某双艉鳍船型设计问题的综合治理与效果研究

本文基于某双艉鳍船型在设计中出现的问题,利用CFD的计算技术,深入剖析了该船在实船试航过程中出现的螺旋桨负荷过重、转速不稳定、左右桨转速差别较大,船艉部产生较剧烈的振动、航速同要求值相差甚远,面临弃船边缘的成因。在实船已经建成,船体线型及螺旋桨均无法改动的情况下,通过切割螺旋桨直径及修削随边,设计并加装整流鳍,采用舵球节能装置等三项综合措施后,成功解决了上述诸多问题,取得了极其显著的效果,能得以顺利交船,避免了出现难以估量的重大损失。