海上吊物六自由度系统动力学特性分析

以海上吊物系统为研究对象,考虑长方体吊物模型六自由度的运动和风载荷,建立广义坐标的第二类拉格朗日方程,并利用高阶的龙格-库塔方法求解该方程。根据牛顿第二定律,推导出吊绳动张力计算公式,对不同吊绳长度、不同起吊速度、不同激励频率时的吊绳摆角、吊物转动角度和动张力进行分析。结果表明,吊绳长度,起吊速度和激励频率的变化均对吊物的摆角和吊绳动张力产生很大影响,吊物的升降对吊绳摆动、吊物转动和吊绳中的动张力有抑制作用,且起升速度越大,对吊物系统的抑制效果越明显,可以通过控制起吊速度和时间来减小吊重的摆动。当激励频率接近于吊物系统特征频率时,会出现共振现象,因此起吊作业中需要选择合适的吊索长度以避开共振区。     

船舶模拟控制器中的六自由度仿真系统设计

船舶的研发与设计过程非常的浩大而复杂,为了提高船舶的研发效率,同时减少船舶制造过程的下水实验次数,船舶工业领域投入大量精力研制船舶模拟控制平台。通过模拟各种海况,在实验室模拟和仿真船舶在海洋中的姿态和运动,从而降低开发成本和周期。本文对船舶六自由度模拟控制器平台进行系统的运动学分析,并基于运动模型设计船舶模拟控制器的仿真系统,进行船舶横摇角度的仿真分析。     

六自由度液压运动平台的分析与研究

针对目前舰船上运用广泛的多自由度运动结构设计周期长和成本高的问题,为了能更快更好地设计多自由度液压运动平台,采用虚拟仿真技术进行研究分析。以SolidWorks中建立六自由度液压平台模型为基础,通过SolidWorks与Matlab对该平台展开相应运动学仿真分析,对其负载指标、运动指标、机构运动姿态进行分析和计算,并在此基础上建立虚拟样机,验证该六自由度液压平台综合性能指标的正确性。最后通过对各指标进行误差分析,证明了设计模式的有效性,以此为依据研制出六自由度液压实验平台,为研制高精度运动模拟器打下良好的基础。     

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。     

船舶拖航系统六自由度操纵运动仿真

研究拖航作业操纵运动对于提高拖航作业的安全性有重要意义,采用MMG分离式船舶运动数学模型,结合拖缆的悬链线张力计算模型,建立由拖轮、拖缆、被拖轮组成的拖航系统六自由度操纵运动模型,编制仿真程序,通过数值计算,对该系统操纵运动进行仿真模拟。以拖轮和导管架驳船的拖航运动为例,分析拖缆长度、拖航速度对拖航系统操纵运动及拖航航向稳定性的影响,模拟该系统在风、浪、流影响下的操纵运动,运动数据实时解算,为在视景模拟平台上进行作业预演,规避拖航作业风险提供理论指导。     

实舰在波浪中六自由度运动的测量

本文介绍本所开发的一种应用于实舰耐波性试验中的舰船六自由度运动的测量系统及其测量及分析方法。该系统由三个角速率传感器，三个加速度传感器以及一台用于数据分析处理的微机组成。     

S-175集装箱船在规则波浪中运动的六自由度运动预报

由于海风、波浪和其他干扰因素的影响,船舶在航行过程中会产生复杂的运动,具有非线性和随机性特征。船舶运动预报在船舶避撞、减摇控制等领域具有重大意义。本文以船舶自身为参考,建立船舶坐标系o-xyz,从船舶三自由度平面、横摇、纵摇、垂荡对船舶受力情况进行数学分析,提出规则波浪下S-175集装箱船运动预报模型。     

舰船锚泊运动与六自由度操纵的数学建模研究

锚泊运动是舰船正常运行时必不可少的运动,当船舶在海上或港口停泊时,都需要借助锚链等进行舰船的定位。由于舰船在海上锚泊时会受到海风、海浪和洋流等作用力,导致锚泊的稳定性、安全性下降,不仅影响舰船的海上定位和作业,还有可能导致严重的事故。因此,研究舰船在多种因素下的锚泊运动具有重要的意义。船舶的锚泊性能与其在海浪中的六自由度运动息息相关,本文利用流体动力学原理建立了舰船锚泊运动的动力学模型,同时建立了非线性波浪力的数学模型,并在此基础上研究了舰船锚泊运动和六自由度操纵运动。本研究主要应用于舰船在恶劣条件下的安全锚泊,并提高舰船的操纵灵活性。     

船模六自由度运动量的接触式测量

在系泊船模在波浪中的运动水工模型试验中,设计了一种试验测量仪器.该仪器可用于测量波浪作用下系泊船模的六自由度运动量.将6支拉绳式位移传感器固定在船模上方,每个传感器的拉绳均与下方的船模固定.船模晃动时会带动6根拉绳.根据6根拉绳长度变化和前一时刻船模的姿态,可以计算出船模运动的六自由度运动量.经波浪试验表明,该仪器可以很好地反应系泊船模的六自由度运动量,达到了预期的目的.     

自升式风电安装平台插桩过程中的耦合作用

以某自升式风电安装平台和其临近的固定平台为研究对象,探讨风电安装平台桩靴入泥带来的挤土荷载与环境荷载的耦合作用对平台桩基强度的影响。分析结果表明:在靠近泥面一定范围之内,在进行导管架钢桩设计时必须考虑挤土荷载与环境荷载的耦合作用,以满足导管架平台桩基的强度要求。     

自升式服务平台桩靴结构优化设计

桩靴作为自升式平台的重要结构之一,在整个平台的就位和作业等方面发挥着重要作用。针对350ft自升式多功能服务平台的2种桩靴结构形式,应用MSC Patran和Nastran建立有限元模型,依据美国船级社相关规范对不同工况下2种不同形式桩靴的强度进行评估,并分别对2种桩靴的质量进行统计。对计算结果进行分析比较,并提出一些可行性建议。     

自升式钻井平台插拔桩技术发展现状及趋势

针对自升式钻井平台在插桩和拔桩过程中面临的土工问题,系统地梳理插桩和拔桩涉及的关键技术。分析插桩过程中的土工试验技术、土体破坏机理、上硬下软地层承载力和桩脚滑移问题;阐述拔桩过程中的拔桩阻力计算方法和减小拔桩阻力方法的研究进展情况。在此基础上,根据目前面临的新挑战,提出今后自升式钻井平台插拔桩技术研究的重点,并预测其发展趋势。     

自升式平台层状地基条件下插桩过程数值模拟研究

对于采用独立式桩靴结构的自升式平台,桩靴的入泥深度是保障平台安全作业的关键问题之一。采用ABAQUS软件的Explicit求解器,以位移增量步方式计算地基极限承载力;在施加初始地应力场的前提下,引入无限元边界处理方法,考虑了土壤无限大边界条件的影响,并使用ALE自适应网格技术有效地解决了土壤模型的大变形问题;最后,将有限元计算与经验公式计算进行比对分析。结果表明,在一定预压载荷条件下,有限元计算结果能较全面精确地反映插桩结果,弥补经验公式考虑参数单一、无法解决层状土承载力之间不连续问题以及无法动态模拟插桩过程的不足。     

自升式平台桩靴/地基承载力的数值分析

桩靴/地基承载力的准确预报是确保自升式平台进行海上插桩作业安全性的重要前提,常规的规范算法在处理复杂地基条件时存在困难。基于非线性数值分析方法,在对加载点位置、网格尺寸、地基边界等关键技术进行研究的基础上,以某400ft水深自升式平台为例,分别对海底均质土和成层土的承载力进行了研究。同时,对各土层参数的影响进行了详细分析,为探索插桩过程中地基破坏原理和承载力计算提供了一些参考。     

XJ自升式平台拖航稳性计算方法

针对XJ自升式平台,采用Moses软件建立平台模型,分别计算该平台在油田拖航和远洋拖航时的完整稳性以及破舱稳性。将实际拖航时的稳性情况与数值模拟结果进行对比发现,用Moses简化建模来模拟计算平台拖航稳性所产生的模型误差对最终稳性计算结果的影响较小。     

自升式平台上下分体探讨

提出上下分体的自升式平台结构形式及其作业方式,通过提高平台支撑结构刚度,减小平台上部结构尺度、重量及所受外荷作用,降低自升式平台造价,以减缓自升式平台造价随作业水深增加而急剧上升的趋势.     

自升式平台作业适应性分析

自升式平台在较大水深海域及恶劣环境条件下的作业安全性受到威胁,常规的作业适应性分析方法不能满足科学决策的需要,为此研究了平台整体安全性能与作业区域环境条件的匹配性.以海洋石油HYSY93*平台为例,通过作业水深适应性、桩基稳定性、结构完整性等分析,研究平台适应性评估的分析方法.结果表明,该平台在某海域只适合于非台风季作业。     

环境荷载共同作用下自升式平台地震响应分析

自升式海洋平台是海上施工的重要设备,其造价昂贵、设计复杂,承受着复杂的环境荷载作用。目前关于地震对其作用的研究还较少,有必要进行地震与风、浪、流等荷载对自升式平台的动力分析研究。文中在考虑流体附加质量及地基土体抗转效应的前提下,建立了适合动力分析的海洋平台计算模型,并利用弹塑性时程分析方法研究了其在地震及其他环境荷载共同作用下的动力响应。结果表明环境荷载作用方向对现役自升式海洋平台的抗震性能有着较大的影响,在平台结构抗震性能评估中应予以重视。     

自升式钻井船插桩深度预测

论述了自升式钻井船插桩深度预测的目的、方法、局限性及提高预测准确性的措施，介绍了钻井船基础极限承载力和刺穿危险性分析方法。