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     

深水网箱的单锚腿系泊系统动力特性分析研究

随着网箱养殖的快速并且向深远海发展,传统的辐射式多点系泊方式的应用受到限制。论文在软钢臂的特点上设计出一种适用于网箱系泊的单锚腿系泊系统,依据三维势流理论得到浮筒的水动力系数为基础,求解了系泊系统的刚度,完成了海域实测与数据验证;其次,在时域范围内建立了系泊系统与网箱的动力分析模型,计算了极端海况、多组合情况下锚泊线顶端激励、浮筒与底部重量的运动响应,并对相互间影响关系进行了分析。研究结果对养殖网箱新型系泊系统的设计提供了一种思路。     

中上层浮鱼礁最优单锚系泊方式研究

中上层人工生境建设是我国南方海洋牧场发展模式的重要组成部分,以单锚系泊的中上层浮鱼礁为研究对象,探讨保证结构安全和聚鱼效果的最优锚泊方式.首先基于波浪水槽中浮鱼礁物理模型试验验证了现有数值模型的准确性.而后针对浮鱼礁单锚系泊方式,详述了数值模型中单锚系泊方式的处理方法和出水条件的判别方法,重点探讨了浮鱼礁浮架底部中心至锚绳结点的距离对浮鱼礁运动和受力的影响.为表征浮鱼礁摆动角度时历曲线复杂程度,引入了分形维数的概念.研究表明,浮鱼礁摆动角度时历曲线的分形维数能够定量描述波浪作用下浮鱼礁的动力响应规律.通过回归分析多工况摆动角度时历曲线的分形维数,得到最优的单锚系泊条件是浮鱼礁浮架底部中心至锚绳结点的距离与浮架高度的比值为0.59.     

基于临时锚节点的改进蒙特卡罗节点定位算法

针对当前移动无线传感器网络节点定位算法中存在的定位过程需要大量锚节点参考定位、定位成本过大、采样效率过低及计算能耗过大的问题,提出一种基于临时锚节点的改进蒙特卡罗节点定位算法。首先基于一跳范围内的锚节点和选择的普通节点作为临时锚节点进行定位,构建了节点的初始采样区域,以提高定位精度和定位覆盖率,然后通过新的重采样方式节省了大量重采样过程中的计算消耗。仿真结果表明:与基于RSSI(接收信号指示强度)的蒙特卡罗节点定位算法相比,提出的算法节点定位精度提高了约60%,在锚节点数量比较小的情况下大大提升了节点的定位精度和定位覆盖率。     

HDPE圆形网箱单点系泊与多点系泊受力特性模拟分析比较

基于建立的网箱整体数学模型,以40 m周长的单点系泊(Single-point mooring)HDPE重力式圆形网箱为研究对象,对不同波浪和流速组合条件下的网箱波流力、锚绳力进行了数值计算,并与传统多点系泊(Multiple-points mooring)网箱受力结果进行了比较,分析探讨了水深、网衣高度对两种系泊形式网箱锚绳受力的影响。结果表明,无论是在纯波还是波流共同作用条件下,单点系泊网箱所受的波流力均要小于多点系泊网箱情况。在纯波条件下,两种系泊形式网箱所受的锚绳力相差较小。但在波流组合条件下,单点系泊网箱所受的锚绳力约为多点系泊网箱锚绳力的1.5倍。两种系泊形式网箱锚绳力均随着网衣高度的增加而增大,随着水深的增加而减小。当水深从20 m增加到50 m时,单点系泊网箱锚绳力减小幅度29%以上,这为今后我国深水网箱的深水化发展提供了一定的理论参考依据。     

一种基于残差分析过滤的安全定位算法

在无线传感网络节点定位中,恶意锚节点的出现会降低网络定位性能,为了解决这个问题,根据节点定位过程中的恶意锚节点攻击特性和定位计算中的残差问题,提出一种基于残差分析和过滤的无线传感网络安全定位算法.建立了基于距离的安全定位模型,对网络定位中的残差问题进行了分析,并且通过残差特性过滤掉网络中恶意锚节点,利用剩余锚节点信息和梯度下降法对未知节点实现高精度定位.仿真表明,此算法在多个性能指标下都能取得相对较高的定位精度,并且在高强度的恶意攻击下也能保持较高的定位性能.此算法不但能有效地抵御恶意攻击对节点定位的破坏,还显著地加强了网络的定位安全性.     

一种分布式无锚点定位算法的优化与实现

符合分布式和无锚点特点的定位算法一直是传感器网络节点定位技术的一个重要发展方向。通过对大量无锚点定位算法的分析,提出了一种符合分布式特点且定位精度较高的无锚点定位算法。为进一步提高该算法的节点定位精度,建立了该算法的误差模型,通过对其分析,提出了减少目标节点定位误差的方法。为衡量节点估计位置的准确程度,首先提出了2个指标——定位等级与可信度;然后以原算法为基础,利用提出的指标,按照误差分析得出的结论,设计了一种从目标节点邻居表中筛选出高精度邻居节点的优化机制,从而提高了目标节点的定位精度。计算机仿真分析表明,优化后的算法计算节点估计位置的有效性和可靠性均高于原算法,进而证明了这种优化设计的可行性。     

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。     

无线传感器网络中DV-Hop定位算法的改进

针对无线传感器网络DV-Hop定位算法中节点个数较少时跳段距离估算误差大,及只有2个锚节点时无法定位等问题,提出了一种改进的DV-Hop定位算法.新算法综合了功率控制和计算全网平均每跳距离等措施,提高了跳段距离估算精度,降低了定位误差;同时针对只有2个锚节点时无法定位问题,采用了2个锚节点的定位模型.仿真实验结果表明,改进算法可以明显提高定位精度和定位覆盖率.     

基 于 悬 链 线 理 论 的 系 泊 系 统 势 能

为研究系泊系统在定位过程中的势能变化,使用悬链线公式,推导了3种常见系泊方式系缆的构形及张力分布.分析了下端点固定的单根锚泊线的重力势能和弹性势能随上端点位置的变化情况,对比了势能间接求导所得的水平张力与直接计算所得的水平张力,发现两者吻合良好,符合能量守恒定律,验证了势能计算结果的准确性.针对系泊系统由9根复合缆组成的深水平台,分析了其系泊系统势能随浮体水平位置的变化情况,比较了各浪向上的位移与回复力关系,发现其系泊性能在各个浪向上接近,对环境适应能力强.针对系泊系统破损的工况,计算得到了系泊系统势能分布图以及各浪向上的位移与回复力关系,发现使用势能分布法能全面有效地反映系泊系统的各个方向性能,具有重要的工程参考价值.     

基于静力学模型对系泊系统参数设计的研究

针对系泊系统中铁桶倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域等参数的设计问题,通过运用物体受力平衡条件、结构微分原理,构建了系泊系统的静力学、基于微分方程的悬链线模型。综合使用了Lingo、Matlab软件编程,求解系泊系统中倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域的大小,探讨系泊系统在不同海面风速条件下的系统形态,绘制出锚链形状曲线图,使水声通讯设备的工作效果达到最佳状态。     

单点系泊系统动力响应分析

分析了单点系泊系统在我国海洋石油开发中的应用．通过简化，得出了单点系泊系统的力学模型；根据拉格朗日方程．导出了单点系泊系统（多点系泊浮筒－单点系泊缆－油轮）的运动方程式；分别分析了浮筒与油轮受到的海浪力、阻尼力以及锚链的系泊力．最后给出了运动方程式及求解方法．     

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。     

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。     

波浪浮标系留系统

为减少波浪浮标系留系统对浮标在波浪中的运动响应的影响,保证系统对波浪参数,特别是其中的波浪方向参数测量的准确度,在新研制的SBF3-1型波浪浮标遥测系统中,首次采用了带有弹性部件的弹性系留系统,该弹性部件由专门研制的橡胶缆绳和相应的螺旋状护缆组成。经过半年多的海上试验证明,使用该系统后所测量出的波浪数据更接近真实值。