波浪作用下起重船-吊物系统耦合运动响应数值模拟

起重船舶在外海作业时受长周期涌浪的影响,吊物会发生大幅度晃动,严重时会影响施工效率和海上施工安全,为解决该问题,需对起重船-吊物系统在波浪中作业时的耦合运动响应规律进行研究.文章建立起重船-吊物系统的计算模型,通过频域计算分析得到起重船运动响应幅频算子;对起重船-吊物耦合系统进行时域模拟,研究波浪周期和吊绳绳长对吊物及船体运动响应的影响.计算结果表明,吊物是否发生大幅度共振与船体总体参数、波浪周期和吊绳长度有关;吊绳越长,吊绳承受的张力越大;波浪周期对吊绳张力的影响较小;吊物晃动对船体运动响应幅值的影响较小.     

超大型全回转起重船作业过程水动力时域仿真

全回转起重船作业过程中船体和吊物的运动相互耦合,这会对起重船作业造成不利影响。针对起重船船体和吊物的运动特性问题,本文利用AQWA软件以1艘起重能力为12 000 t的超大型全回转起重船为对象建立水动力模型,计算该船在系泊状态下不同吊臂旋转角度、不同环境载荷入射角以及不同吊重时船体和吊物的运动响应并对计算结果进行分析,得到了船体和吊物运动随不同参数变化的规律。计算结果表明,全回转起重船船体和吊物的运动具有很强的相关性。同时对作业过程中环境条件限制和压载水调整提出建议。     

生产驳船多点系泊定位系统动态响应

导出了多点系泊系统的船舶运动方程,在船舶运动方程中计入了非线性恢复力。缆索分段的三维动态方程中采用了凝集参数模型与平均切向量非线性流体动力载荷处理技术,对某生产驳船系泊问题进行了计算,对受有风、浪、流环境力的系泊船运动方程进行了数值求解,得到了随时间变化的船舶运动和系泊索动态张力,考查了缆索动力学对船舶运动和链张力的影响,并与以前未计入缆索动力影响的准静态结果进行了比较。     

基于AQWA的起重船打捞作业安全性分析

起重船是沉船打捞作业的主力装备之一,其在水上作业的安全性需要高度重视。为了更加准确、有效地评估起重船打捞作业安全性,本文考虑起重船压载水分配以及沉船耦合作用对起重船运动响应的影响,并基于多体水动力学软件AQWA对沉船起吊过程进行了数值仿真,分析了1000t全回转起重船"长天龙"号在沉船打捞作业中的运动响应,提出了一种起重船起浮沉船的打捞作业安全评估方法。     

起重船吊重跌落后的动静稳性分析

吊重跌落是起重船作业中可能遇到的严重事故.研究了吊重跌落这种极限载况对起重船舶浮态、静稳性及动稳性等性能的影响.首先建立冲击外力矩作用下船舶横摇运动数学模型,对不同旋转角度下吊重跌落后船舶横摇运动进行仿真.其次介绍BV规范和RINA规范对起重船作业过程中吊重跌落后的稳性衡准要求.最后以某实际起重船为例,分别计算两种典型载况下吊重跌落前后船舶的浮态变化和静稳性校核,实现了吊重跌落后该船的横摇运动仿真.计算结果可为该类工程船的合理设计与安全作业提供理论依据.     

吊重作业起重船波浪中的运动响应

利用MOSES计算软件,运用三维势流理论建立起重船系泊状态下的吊重作业计算模型,计算吊重与船的六个自由度的运动,对吊重绕吊臂吊点的摆动进行研究,分析船舶系统的运动特性。在时域计算中,引入风浪流海洋环境条件,使计算条件更加符合工程实际。以一艘起重船为例,选取船体重心和吊物质心为关键点,改变系泊缆预张力,使缆绳张力控制在安全范围内。通过改变起吊要素,分析这些要素对吊重运动及船体运动的影响,以及吊重摆动与船体横摇运动的相互影响。     

施工水域船舶通航对起重船作业的影响

针对回转式起重船作业时受船舶通航影响的问题,以船行波理论分析船行波波高及波高衰减,依据船舶原理分析起重船作业稳性,按照规范要求的最大作业横倾角推算起重船所能承受的最大波浪扰动力矩,进而得出船舶通航时的合理航速及距离,算例表明起重船吊臂旋转90°作业时受波浪扰动影响较明显,同时通航船舶航速与安全距离存在相互影响。     

大型起重船波浪中的运动响应

探讨了起重船在作业时的运动幅值响应。针对起重船这一特殊船型,考虑了阻尼系数对起重船作业时运动响应的影响;采用流体力学的方法计算出起重船惯性半径,并与常规船惯性半径进行了比较。结果表明,起重船在波浪中作业是安全可靠的。     

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。     

横浪海况下"蓝鲸"号起重船吊装上部组块运动响应研究

"蓝鲸"号起重船舶在海上吊装大型上部组块施工过程中,有时受现场条件限制,会出现横浪吊装作业工况,此时组块运动容易偏大,威胁作业的安全,甚至造成设备损坏和人员伤亡事故.本文针对横浪-系泊系统-起重船-吊缆-上部组块复杂耦合系统,开展了数值模拟研究工作,分析吊装组块的运动响应规律和特性.将规则波中运动响应预报结果与水池模型试验结果进行了对比分析,验证了数值模拟的合理性及其精确性,揭示了起重船和吊物的耦合运动机理.针对典型横浪不规则波工况,开展了运动响应预报,并和Noble Denton相关衡准进行了对比,给出了允许施工作业工况的建议.     

海上风电浮船分体安装运动响应数值仿真分析

本文采用数值仿真手段分析浮吊船的运动响应以确定采用浮吊船进行风电机组分体安装的可行性。利用基于边界元法的水动力学数值仿真的手段，计算强峰1800和苏连海起重08两艘起重船的浮体运动响应RAO。采用频域谱分析的方法，计算随机波条件下两船吊钩位置的垂荡运动响应谱，并通过波浪谱统计规律确定船舶的最大运动响应以及加速度响应，以确定风电机组分体安装的可行性。     

7500t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500t浮吊三维计算模型,以规则海浪载荷作用下船舶摇荡运动加速度作为基础激励,采用谐响应分析方法计算起吊7500t载荷时浮吊在海浪作用下的动力响应。计算结果表明,海浪方向为90°时浮吊动力响应比较大;吊重起升至比较高位置时,浮吊动力响应比较大;因船舶横摇大于纵摇,故浮吊的横向位移大于纵向和垂向位移,钢丝绳吊重横向摆角大于纵向摆角;臂架的最大动应力出现在根部主弦杆处,海浪载荷引起的浮吊结构动应力小于材料屈服强度。     

大型生活区模块浮态整体吊装方案设计

对某大型油船改装FPSO项目的生活区模块在浮态状态下整体吊装方案设计进行研究,在保证安全性、适用性、整体性、工艺性和经济性的基础上,分别从起重船选取、吊点位置、吊索具参数、压载调整和强度校核等方面开展研究,制定出生活区模块整体吊装方案,保证整体吊装的顺利实施。     

Effects of structural flexibility on the dynamic responses of low-height lifting mechanism for offshore wind turbine installation

Installation complexities are one of the major challenges in the floating offshore wind turbine (OWT) industry. The modern concept introduced by the SFI-MOVE project is an effort to overcome the complexities by utilizing a low-height lifting mechanism. It is common to idealize a crane in the lifting mechanism as a rigid body since the structural deflections are smaller than the responses introduced by the other system components. However, structural flexibility can play an essential role in demanding offshore operations with smaller acceptable tolerances. In this study, lifting cranes are modeled using the finite element method and simplified by implementing equivalent 3D beam elements. Dynamic analysis is performed for various environmental conditions, and the responses of the crane structure and the OWT are calculated for each load case. This research reveals that crane structure flexibility influences the relative motion between a floating spar buoy and an OWT during mating operations. Crane structural flexibility contributes significantly to the OWT rotations. In addition, the response deviation between using rigid and flexible cranes increases as the excitation force increases. Therefore, it is recommended to consider the crane structural flexibility in the calculation when strict installation tolerances are needed.     

基于有限元法的海上吊装运输船起重机设计与分析

设计了最大起吊重量为460t、最大起吊高度为100m的海上风电吊装运输专用船起重机,综合运用结构单元、实体单元、连接单元和约束方程,建立了包括人字架、吊臂、回转转台部件的柔体有限元模型,并进行了典型工况下起重机力学性能有限元分析,找出设计缺陷并进行改进设计,最后对改进的起重机进行强度、刚度和屈曲分析。     

东海涌浪环境下大型起重船吊装组块耦合运动响应数值模拟研究

我国东海海洋环境复杂,经常出现小波高、长周期的涌浪.长周期涌对系泊大型起重船吊装海洋平台上部组块影响比较大,尽管涌的波高较小,但是,吊物组块运动幅度明显比同等波高海况时的要大,严重影响了海洋平台的安装施工效率和进度,甚至威胁作业安全.本文采用水动力势流软件,建立系泊-大型起重船(包括吊臂)-索具-大型组块吊物的耦合运动模型,研究复杂涌浪环境下耦合系统运动响应特性及其机理,并开展了参数敏感性分析,讨论对耦合响应影响因素.最后,对东海涌浪情况下起重安装施工,提出了降低吊装组块运动响应的建议措施.     

深水起重铺管船横摇运动性能分析(英文)

For a large floating vessel in waves,radiation damping is not an accurate prediction of the degree of roll unlike other degrees of freedom motion.Therefore,to get the knowledge of roll motion performance of deepwater pipelay crane vessels and to keep the vessel working safety,the paper presents the relationship between a series of dimensionless roll damping coefficients and the roll response amplitude operator(RAO).By using two kinds of empirical data,the roll damping is estimated in the calculation flow.After getting the roll damping coefficient from the model test,a prediction of roll motion in regular waves is evaluated.According to the wave condition in the working region,short term statistics of roll motion are presented under different wave parameters.Moreover,the relationship between the maximal roll response level to peak spectral wave period and the roll damping coefficient is investigated.Results may provide some reference to design and improve this kind of vessel.     

考虑浮体弹性变形的锚泊系统分析方法

传统的锚泊系统分析方法一般是假设结构物为刚性不可变形的,这种假设对于常规海洋结构物的锚泊系统分析,其精度是可以接受的,然而对于弹性体(比如超大型浮体)来说,这种浮体刚性的假设显然是不合理的.本文基于摄动理论,分别给出了锚泊浮体(同时包括弹性体和刚性体)和锚泊系统的一阶运动方程.分别用三维水弹性理论和Goodman-Iance法求解浮体的动力响应和锚泊线的运动,并给出了两者之间的协调关系.通过数值算例分析表明,对于超大型浮体,其弹性特性对锚泊系统特性的影响是不可忽略的.     

起重船数据库系统的开发研究

针对起重船设计开发中对母船选型及改造技术的需要,提出了采用关系型数据库Access构建起重船数据库系统.用户可通过VBA使用ADO获取数据库中的信息,并利用系统与Excel的无缝连接导出完整数据,达到了船舶型值信息输入输出自动化的目的.该数据库能够方便快速的存储和查询所需要的船型信息,提高船体与起重负荷的相互匹配,缩短母船选型与改造的研制周期.     

船舶起重作业时定位控制方法研究

近海建筑的建造和安装,需要起重船定点作业,所以要求对起重船动力定位控制方法进行研究。在建立海洋环境模型(风、浪、流)的基础上,建立船舶起重作业模型。设计带有风前馈的反步控制方法,降低系统对环境扰动的敏感性。通过设计估计器,给出船舶运动低频位置、艏向和速度量的估计值,并且使用估计器所得出的低频估计值作为反馈值来减少控制输出的高频振荡。仿真结果表明对于建立的船舶起重模型,所设计的控制方法和估计器,可以较好地完成定位作业。