混沌优化在船舶码头系泊缆绳张力计算中的应用(英文)

系泊船舶缆绳张力的模型实验研究和理论计算对于缆绳的选取、系泊设备的设计、系泊方式及预紧力的确定,以及船级社规范的制订都有着重要的指导意义. 国内对码头系泊的研究相对较少,且主要依赖于模型实验. 文中对小波浪水域码头系泊船舶缆绳张力的计算建立了数学模型,并用混沌优化的方法对非线性系泊方程组进行了求解,其结果与实验结果对比有较好的一致性.     

基于聚类分析及灰色关联度的船舶系缆力影响因素分析

为研究风、浪、流、涌以及船舶装载状态等因素对码头系泊船舶缆绳受力影响的相对大小及线性关联程度,基于水动力计算软件AQWA计算获得400组不同影响因素组合下的缆绳受力数据,运用机器学习中常用的无监督学习算法k-means++算法以及灰色关联分析方法,分析缆绳受力与影响因素的内在联系.根据分析结果,获得了各因素对不同位置缆绳受力影响的相对大小及线性关联程度.该方法可用于优化系泊缆绳的布置方案.     

码头系泊缆绳张力的蒙特卡洛算法

系泊船舶缆绳张力的模型实验研究和理论计算对于缆绳的选取、系泊设备的设计、系泊方式及预紧力的确定,以及船级社规范的制订都有着重要的指导意义,国内对码头系泊的研究相对较少,且主要依赖于模型实验,本文对系泊船舶缆绳张力的计算建立了数学模型,用蒙特卡洛算法对系泊非线性方程组进行了求解,并编制了计算程序,与实验结果相比,有较好的一致性,用此数学模型的方法求解船舶在风浪流联合作用下缆绳的静张力是可行的。     

船舶系缆张力分析

为了解决船舶系泊安全问题．从定量上了解缆绳受力状况,推导出码头系泊船系缆的悬垂线方程．根据船舷导缆孔和码头系缆桩的相对位置迭代计算出缆绳张力及系缆拉伸变形．并简要分析了不同出缆长度情况下,船舶运动对缆绳张力的影响．模拟计算表明,长的、弹性好的、单位长度重量大的系船缆更有利于缓冲外力、吸收船舶动能,而短的弹性差的系船缆不利于发挥其作用．     

码头系泊监控系统的可视化设计方案

本文在分析国外码头系泊监控的研究与应用基础上,提出一种新的系泊监控设计方案。利用无线通信方式,传输现场缆绳张力、护舷压缩量等测量数据,中心控制室接收到数据后图形化动态显示船舶系泊状态,同时将数据存入数据库,实现码头系泊的分散控制与数据信息的集中管理。这种以计算机为核心的码头系泊可视化监控方案,可以降低断缆事故发生的概率,提高系泊的安全性和工作效率。     

开敞式码头汨位长度优化试验研究

通过系泊船舶物理模型试验,在不同泊位长度和带缆方式下,针对目前世界上最大的26.6×104m3液化天然气运输,船进行了多种环境荷载作用下缆绳张力及船舶运动量的研究.以减小系泊船舶运动量和均化各缆力为优化目标,对开敞式码头泊位的不同长度方案及LNG船舶系靠泊状态时的运动量和系缆力进行了分析,提出了泊位长度的优化方案,为码...     

船行波对系泊船舶影响的数值计算

针对限制水域中船行波对系泊船舶的影响问题,运用重叠网格技术,基于数值方法的有效性验证,对系泊船舶在船行波中的运动响应及受力进行了数值计算分析,探讨了不同航速、航道几何形状及码头形状对船行波中系泊船舶的运动响应和受力的影响规律.结果表明:航行船舶的航速对系泊船舶的运动响应及波浪力有显著的影响,当航速增大30%时,橫摇最大幅值和横向力最大幅值分别增加了14倍和6倍;不同码头形状对系泊船舶的影响程度不同,直壁式航道中系泊船舶受到的横向波浪力和横摇的最大幅值几乎是在斜坡航道中的2倍,而斜坡倾角的变化对系泊船舶的运动影响则较小.     

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     

漂浮式潮流电站系泊张力分析

漂浮式潮流电站是潮流能开发的一种典型方式,系泊系统的设计分析是潮流电站开发的重点和难点之一,由于水轮机产生的流力巨大,系泊系统分析时需要对水轮机进行分析和考虑.基于(计算流体动力学)CFD技术,得出水轮机受力和水动力性能,应用软件对潮流电站锚链受力进行计算,对系泊系统进行校核.从结果中可以看出,由于水轮机的影响,对电站系泊系统提出了相当高的要求,设计的系泊系统满足要求.分析计算接近工程实际,计算结果将为实际工程应用提供理论依据和数据支持.     

船舶系泊操纵仿真训练系统中缆绳可视化研究

针对在船舶系泊操纵训练系统的开发过程中,模拟柔性缆绳时存在的效率不高、逼真程度差等问题,提出了采用基于位置动力学(PBD)的方法来描述缆绳的运动情况.在PBD方法的距离约束和弯曲约束的基础上,提出使用长距离附着约束和引脚约束两种约束条件用于模拟缆绳的弯曲、拉伸等效果,改进了PBD方法中对缆绳的可视化模拟效果.长距离附着约束方法可以防止缆绳粒子的过度拉伸.引脚约束方法将两个粒子合并为一个粒子进行计算,以实现缆绳与琵琶头连接的模拟效果.采用考虑摩擦和黏性的连续碰撞检测约束方法,实现了缆绳与操纵仿真训练系统中其他物体的碰撞检测以及缆绳自身的碰撞检测.通过与牛顿法计算效率对比,改进的PBD方法效率更快,精度更高.     

锚泊浮船坞的水动力性能

提出了一种浮船坞锚泊系统响应分析的数值计算模型,运动方程在时域内求解．三维混合积分方程法用于计算浮船坞在频域内的水动力系数和波浪扰动力,并消除了不规则频率的影响．假想作用力法用于模拟锚泊线的作用,考虑了锚泊线的弹性和流力作用．计算和实验证明,在锚链中设置块重能减小浮船坞的最大运动幅值及锚链张力峰值．由于波频运动的影响,交叉锚泊系统其锚链所受的张力幅值比开式锚泊系统大,从而使得交叉锚泊系统锚链的疲劳寿命比开式系统短．     

风浪冲击下锚泊渔船的锚链动力负荷

对渔船锚泊时的锚链动力负荷问题进行了分析．在考虑风、浪、流影响的基础上,建立了锚链动力变形方程,着重分析了二阶波浪力导致的相当高的系泊张力．针对钢丝绳及有档电焊锚链,分别计算了其在特定海况下的最大拉力,为工程设计提供了一定的理论基础．     

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。     

系泊系统动力分析的时域方法

采用准定常时间域方法分析了在风、浪、流联合作用下海上系泊系统的运动及动力特性，在每一时间步系泊力由准静态方法得到，得到船舶运动时历后，采用推广的三维集中质量法求得锚链的动力特性，在计算船舶的静水恢复和Ｆｒｏｕｄｅ－Ｋｒｙｏｌｖ力时，计及了瞬时湿表面变化引起非线性作用。     

舰载直升机系留计算分析

对舰载直升机系留计算进行了系统分析．根据舰载直升机系留系统的特点，在系留计算中提出了一种新的数值计算方法．它运用迭代法，依据能量原理来求解舰载直升机在较大外载荷作用下的刚体位移和系留点及系留索的受力状态．用此方法得到了比较满意的计算结果     

一种简易单点系泊系统的可行性研究

针对渤海海域海上油田的开采,提出了一种简易单点系泊系统,并在考虑风、浪、流三种截荷同时的作用的情况下,对该系统的可行性从总体上加以论证,利用设计谱理论计算油驳的波浪诱导纵荡和,利用经验公式计算油驳风力和流力,将以上三种力线性叠加得系泊力;利用设计波理论,由Ｍｏｒｉｓｏｎ公式计算平台自身所受波浪力,利用经验公式计算风力,在考虑平台同时受到系泊、力、波流力、风力的作用下,计算平台的结构应力,最后选用Ａ     

系泊浮体受碰撞时系泊链的冲击力计算

依据能量守恒和功能互换原理,研究系泊浮体受碰撞时的运动速度和系泊链的冲击力的计算方法,算例表明：系泊浮体受到碰撞而产生冲击力,可导致断链或走锚事故,在设计中应予考虑。     

双频率锚泊线动力分析

本文比较详尽、全面地介绍了一种求解锚泊线动力响应的方法，即将锚泊线的非线性基本运动方程应用摄动法展开，并考虑了运动过程中由于锚泊线位置的变化所引起的对动力响应的影响，得到一阶和二阶的线性偏微分方程，并将此两方程在频率域内求解，得到一阶和二阶频率响应函数，再用傅里叶变求得脉冲响应函数，将脉冲响应数与输入卷积，即得锚泊线动态时历响应，为了验证这种方法，将脉冲响应函数与输入卷积，即得锚泊线动态时历响应。     

非线弹性系泊缆系泊性能

针对材料特性为非线性的纤维缆,使用有限元法建立了非线弹性缆索方程的数值模型.在不同水深情况下,针对不同材料的4点系泊系统,通过分析比较浮体最大允许位移内各系泊系统的位移-回复力关系,以及缆索上端点水平张力占总张力的比重,得到使用轻质纤维缆的张紧系泊系统在深水环境下较其他形式的系泊系统具有优势.对材料特性为非线弹性的聚酯纤维缆计算缆上端点的张力,材料特性使用线性的应力应变关系拟合非线性特性,其结果与采用非弹线性模型的相应结果进行对比,发现线性化的拟合计算不能真实反映缆索内的实际张力情况,说明了使用非线弹性模型的必要性.以一Spar的系泊系统为例,分析了3种轻质纤维缆的动力特性差异,发现使用聚酯纤维能得到更好的系泊性能.