基于多目标规划的系泊系统的设计

论文应用多目标规划的数学方法以及静力学原理等物理知识,设计新的系泊系统,使其能尽可能地适应环境条件.首先对系泊系统海上漂浮部分进行受力分析,得出了钢桶的倾斜角度、浮标的活动半径、浮标的吃水深度3个变量随重物球质量变化的关系,建立以吃水深度、活动半径,钢桶倾角为目标函数的多目标优化模型,并确定了最佳锚链型号、长度、重物球质量及相应的钢桶和钢管与竖直面的夹角、锚链形状、浮标的吃水深度和游动半径,并由此判断出所设计的系统是否合理有效.     

基于悬链线理论对系泊系统的优化设计

针对系泊系统设计,对不同海况条件下锚链、钢桶及钢管和浮标进行受力分析,综合使用经典力学、悬链线理论等方法,分别建立系泊系统受力、重物球质量迭代等模型,利用MATLAB编程,得出不同海况下钢桶和各节钢管的倾角、浮标的吃水深度及游动区域、锚链的形状及约束条件下的重物球的质量等结果。     

基于悬链线理论的系泊系统的应用

通过对浅海系泊系统整体结构进行受力分析,建立锚链、刚体及浮标受力平衡方程,结合悬链线理论,构建锚泊动力系统算法.对不同风力下系泊系统的吃水深度、浮标游动半径、重物球重量、刚体倾斜角、锚链悬浮高度和水平距离进行求解,并利用MATLAB拟合出锚链形状图,保证结构物和系泊系统的安全.所得结果可为单点系泊、类似系统研究和近浅海...     

浅海观测网的系泊系统的设计

文中研究了浅海观测网的系泊系统的设计问题。考虑对不同风速下(包括极端风速)锚链、钢桶、各节钢管、浮标进行受力分析、综合使用经典力学、悬链线理论等方法,分别建立系泊系统受力、重物球质量迭代等模型,利用Matlab编程,得出不同风速下钢桶和各节钢管的倾角、浮标的吃水深度及游动区域、锚链的形状及约束条件下的重物球的质量等结果。     

系泊系统的设计

本文是对2016年全国大学生数学建模竞赛A题的解答,通过建立单点系泊系统二维静力学模型和三维静力学模型,求解出不同风速,水流力,水深和锚链规格情况下系泊系统的钢桶和各节钢管的倾斜角度,锚链形状,浮标的吃水深度和游动区域.在问题一中,对系泊系统中各部件作受力分析,建立单点系泊系统二维静力学模型,使用迭代法得到各节锚链坐标,画出锚链形状.问题二中,使用问题一中模型,分析可得风速为36 m/s时,因为重物球重量偏小,导致设备工作效果较差,所以使用二次拟合的方法得到合适的最小重物球重量.问题三中,建立单点三维系泊系统静力学模型,通过控制变量法,研究不同型号锚链的影响.     

系泊系统的优化设计

对于系泊系统的设计问题,以悬链线方程为基础,通过静力平衡和刚体力矩平衡理论确定系泊系统中各个参数之间的联系,推导出系泊系统整体的数学模型。再利用牛顿-拉夫逊迭代对其进行求解,最终得到不同海况下钢桶和各节钢管的倾角、浮标的吃水深度及游动区域、锚链的形状及约束条件下的重物球的质量等结果,并给出最优系泊系统设计的方案。     

系泊系统的多目标优化模型

针对海上浮标系泊系统,基于机理分析和力学分析得到了给定锚链型号与链长、重物球质量、海域环境(风流与海流)等系统参数下,对于声纳钢桶倾角的影响规律。在此基础上对系统各个部分进行了受力分析,并由此建立静力学平衡方程。以理论水深与实际水深的差值为优化目标,以静力学平衡方程为约束条件建立了优化模型;调节重物球,建立以重物球质量、浮标的吃水深度、游动区域半径及钢桶的倾斜角度尽可能小为优化目标,以钢桶倾角、锚链与海床的夹角要求以及静力学平衡方程为约束条件建立了多目标优化模型。在给定的实际环境参数条件下,对系泊系统进行了计算设计。     

基于静力学模型的系泊系统设计

通过对浮标、钢管、钢桶和锚链进行受力分析建立了系泊系统的平衡状态方程,解决了如何确定锚链的长度和重物球的质量使得钢桶的倾斜角度尽可能小的问题,提高了系统的工作效率。并在平衡状态方程下进行重物球质量优化建模,利用逐步逼近法,求出了在满足约束条件下重物球的最小重量。     

基于模拟退火算法的FPSO系泊系统数值计算与仿真

浮式生产储油卸油装置(FPSO)系泊系统的优劣对于其工作安全具有重要意义。该文基于模拟退火算法对近浅海的FPSO系泊系统设计进行优化,以平台游动范围、吃水深度和钢桶倾角三者最小为优化目标,运用微元思想对其系泊系统的钢管和锚链在特定环境、系泊参数及平台稳性约束条件下进行静态分析。利用模拟退火算法的可达全局最优的特点,建立平衡方程,计算并仿真了5种不同型号锚链在指定经济作业下的不同最优目标条件的工作状态。计算结果表明,该方法适用于对FPSO在不同环境下安装的系泊系统运行状态进行分析,对其设计和选择具有指导作用,且能提高优化效率和准确性。     

SBF3-2波浪浮标锚泊系统设计

SBF3-2型波浪浮标的横向锚泊系统由锚、锚链、尼龙绳和一个漂浮水面的浮筒组成,连接波浪浮标的系泊线始终处于横向水平状态。采用分段悬链线理论对系泊系统进行了静力分析,计算了锚泊线的受力情况和悬链线形状。该系泊系统适用于流速较大的海域,可提高浮标的随波性、抗倾覆能力以及波浪参数测量的准确度。     

基于定位锚和水鼓的救捞船混合多点系泊系统定位能力

为提高救捞能力,建立基于水鼓和定位锚的混合多点系泊系统模型,论述该模型的计算流程,通过VB开发计算程序,并对现役救捞船采用定位锚和水鼓的混合多点系泊系统的定位能力进行研究,可为实际救捞作业场布置方案设计提供技术依据和手段.     

风、浪、流联合作用下系统系泊力的时域计算方法

为解决海洋工程中系泊系统在风、浪、流联合作用下系泊力的计算问题 ,在时域内建立了一种计算防风水鼓系泊系统系泊力的方法。在分析波浪荷载时 ,使用了设计波法和非线性 Stokes五阶波 ,并由经验公式求出了船舶的风、流作用力。由准静态方法计算了初始条件后 ,在忽略了锚链和水鼓动态效应对船舶运动的影响的条件下 ,求解了系泊力和船舶的运动时历。再由二维集中质量法建立了锚链和水鼓的数学模型 ,用 Houbolt方法求解了锚链和水鼓的运动方程 ,并对系泊力进行了修正。模拟计算结果与经验公式计算结果吻合较好 ,且模拟计算的时域特征表现突出 ,建立的时域计算方法可用于防风水鼓系泊系统的系泊力计算     

库区滑坡涌浪水域船舶系泊系统动力特性试验研究

为提高海事部门在滑坡涌浪灾害下的应急应变能力,减少伤亡和损失,研究库区滑坡涌浪作用下船舶系泊系统的动力特性分析,具有极高的社会经济效益。本文以三峡库区岩体滑坡为研究对象,结合试验条件,模型比尺为1:70,考虑弯曲河道涌浪的传播形态,以系泊位置、锚链布置等为变量,开展库区滑坡涌浪的物理模型试验,分析船舶系泊系统的动力特性。研究表明,滑坡涌浪对船艏锚链的作用大于对船艉锚链的作用,采用多点系泊方式可以降低锚链设计时的强度要求,船舶在远离滑坡点时所受到的影响越小,同时,锚链拉力的大小变化趋势和滑坡涌浪衰减的变化趋势一致,研究成果可以为三峡库区船舶通航安全提供新的理论依据。     

频域内海洋资料浮标垂荡运动特性研究

随波性作为海洋资料浮标的重要设计参数,影响着波浪参数的测量准确度。本文应用三维势流理论计算了圆盘浮标体的附加质量、兴波阻尼系数等水动力系数以及波浪激励力,基于单自由度运动方程研究了自由浮标的垂荡响应。考虑锚链垂向弹性回复刚度系数对浮标垂荡的影响,研究了两种类型系泊浮标在波浪中的垂荡运动响应。研究发现,直径3 m浮标较直径10 m浮标具有更好的随波性,且锚链对3 m浮标的垂荡运动的影响较10 m浮标更为显著。研究结果对波浪传感器的参数修正具有重要意义。     

水下系泊浮筒结构设计方法研究

以一种水下系泊浮筒结构为对象,对其设计方法展开研究．采用标准}￡紊流模型计算不同拓扑结构的浮筒管段截面的绕流阻力系数,应用Morison方程和波浪理论计算波流作用下浮筒结构的流体力,利用梁弯曲理论计算浮筒调整装置系泊位置,基于非线性有限元理论分析连接结构强度．在此基础上,研究系泊浮筒管段截面形状、浮筒结构刚度和浮筒连接结构强度等参数的设计方法,试图探索水下系泊浮筒结构设计理论与方法．通过设计实践,验证了水下系泊浮筒结构设计理论与方法的有效性．     

海洋资料浮标锚泊系统的系泊力计算

为了准确预报海洋资料浮标的受力及运动情况,建立了浮标锚泊系统的运动方程,提出了在海洋环境中作用在浮标及锚系上的各种外载荷的计算方法,得到了浮标的运动方程以及锚系的受力表达式。在计算锚泊系统的外载荷时,考虑了作用在锚系上的海流载荷以及由波浪载荷引起的波频运动对锚系的影响。通过算例在时域内对浮标锚泊系统的运动和张力进行了数值模拟计算,结果表明,该方法满足海洋工程中对浮标系统运动和受力分析的精度要求。     

一种波浪浮标弹性系留系统

橡胶缆弹性系留是国际上近年来使用的较新的系留方式。设计了一种波浪浮标弹性系留系统,并对端部接头装置进行了改进。经过海上试验验证,使用此系留方式的浮标系统测量的数据更接近真实值。