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。     

系泊系统状态参数优化设计

该文针对近浅海观测网传输节点的系泊系统,利用多边形近似法的静力平衡分析方法对各部分进行受力分析,建立了4个状态参数的数学模型,使用分段外推法和Fourier分析拟合锚链形状曲线,并对不同风速计算了系统的各项状态参数。在实际海况下对原模型进行优化设计,建立了系泊系统的优化反演模型,得到了系统各项参数的最佳设计方案。     

系泊系统的优化设计模型

该文考察了传输节点在不同布放环境下系泊系统的设计问题。通过对传输节点各个组成部件的机理分析,以力平衡与力矩平衡方程组为基础建立了目标优化模型,给出了系泊系统的设计方案,同时设计了二次搜索算法求解模型。为进一步优化设计方案,调节传输节点中重物球质量,给出了改进思路,并利用所建模型对特定环境下的系泊系统进行了设计,验证了模型的可行性。     

三维空间下的近海水声通讯系统传输节点的系泊系统设计

近海水声通讯系统由多个传输节点组成,每个传输节点由浮标系统、系泊系统和水声通讯系统组成,其系泊系统对水声通讯信号具有显著影响。在三维空间下,对近海水声通讯系统传输节点的系泊系统进行受力分析,得到了系统中各组成部分之间相互的受力关系,接着引入悬链线方程来刻画锚链的受力情况,并运用迭代思想及物体之间的几何关系,利用MATLAB与LINGO专业软件,建立了关于风力、水流力以及水深的系泊系统设计模型。     

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。     

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.     

半三维空间环绕声系统

文中提出一种包含堅直方向半个空間的三維声重发系統。在已知的各种立体声系統中,所需的最少信息或者传输(或記录)通路数目N应該較重发維数n多1,即N=n+1例如,在两維平面的全景声重发系統或者三維空間環繞声系統中,其所需的最少信息分别是三个或者四个。但是,在这种新的系統中,声音的重发已扩展到三維空間的上半部份(实际上听感中也常常只有上半部份),而其所用的信息却仍然只是三个;因此,新系统的結构就較已知的三維空間环繞声系統簡单,在无线电广播中,其信号噪声比的恶化也就較轻。另一方面,新系統又能传送四通路全景声系統所不能传送的竖直方向感觉,其所需用的信号通路数目却与全景声系統一样只有三个而不需另外增添。最后还需指出,这种新系統与目前已知或者已通行的四通路全景声系統,双通路立体声系统和普通单通路重发系統都能兼容。     

软刚臂系泊系统水平系泊力原型测量方法

以渤海某在役的浮式储油卸油装置(FPSO)软刚臂为研究对象,对其系泊力的测量方法从应变、位移和运动姿态3个方面进行了讨论,并对测量的精度及准确性进行了分析.结果表明,3种方法在测量精度上大体相同,而长期稳定性和成本上倾角仪(运动姿态)方法要好于其他两者.系泊力原型测量方法的应用,不但可以使作业者有效保障现役FPSO的系泊安全,而且其测力结果亦可作为软刚臂系泊性能评估的重要参考.     

极端海况下重力式网箱系泊系统数值模拟

开展系泊系统水动力研究对于大型深海重力式网箱在恶劣海况条件下的长期使用具有重要意义.首先采用集中质量法构建重力式网箱系泊系统简化力学模型,基于海洋工程水动力分析软件O rcaFlex建立重力式网箱数值模型,并通过水池物理模型试验验证了在规则波工况下数值模拟结果的可靠性;进而针对钦州湾20 m水深的重力式网箱系泊系统开展了极端海况下的水动力数值研究,极端海况采用了百年一遇极端波浪条件,考虑网箱结构的对称性特点,代表性地分析了0°与45°两种浪向角下系泊缆绳张力变化的差异.研究结果表明,当浪向角为0°即平行于系泊系统中轴线时,缆绳张力幅值较小且受力均匀.研究结论对同类型重力式网箱系泊系统的科学布置具有一定的参考价值,并为大型深海重力式网箱的规模化运行提供前期研究基础.     

系泊系统在不同海况下的适应性分析与设计

近海观测网的传输节点由浮标系统、系泊系统和水声通讯系统组成,其中系泊系统对设备的水声通讯能力影响显著.本文巧妙地利用静力学知识对系泊系统的各个组成部分进行受力分析,大大改进了已有的悬链线方程,从而可以更精准地刻画锚链形状,并在此基础上,建立了受风力、水流力以及水深影响的系泊系统优化设计模型,最后列举实例进行数值模拟分析.     

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。     

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。     

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。     

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。     

FPSO系泊系统失效原因探讨

随着海上油田规模的不断扩大和新油田的勘探开发,未来我国服役的FPSO数量会进一步增加。系泊系统的完整性关系到FPSO作业安全,通过对FPSO系泊系统故障进行统计,分析其失效原因,为FPSO系泊系统完整性管理提供参考。     

葛洲坝浮门系泊装置改造方案研究及优化设计

三峡电站建成运行后,葛洲坝坝前水位涨落幅度达7．5m,致使原有葛洲坝船闸浮门固定系缆装置无法使用,需改建为浮式系泊装置．为满足施工过程中不影响航运的要求,以确保结构安全、降低投资成本、减小施工风险、缩短施工周期为目标函数,经方案优化后,文章提出了以围护结构、模板结构、功能结构与受力结构四合一的钢简体系;经过有限元数值计算方法对该结构进行力学分析,为设计提供了可靠依据,结果表明,该方案安全可靠、施工简便、成本低廉,并在实践中得已验证,可为同类工程提供有益的借鉴．     

水流影响下系泊系统设计的数学模型

通过对系泊系统的受力分析和力矩平衡,对水流影响下的系泊系统形态建立了差分方程组模型.并分别在水速为0 m/s、1.0 m/s且与风力成0°、45°、90°和180°的情况下,确定了210节链环的Ⅱ型锚链的形态.最后利用该模型解决了给定条件下,锚链型号、长度和重物球质量的选择和确定问题,即系泊系统设计问题.给出了在海水速度最大1.5 m/s,风速最大36 m/s,水深16~18 m下锚链型号、长度和重物球质量的最优解.     

近浅海环境监测系泊系统的设计研究

为了有效开展近浅海环境调查监测,本文建立了监测网传输系统中系泊系统的运动方程.根据受力平衡与力矩平衡分析,得到了基于差分方程的系泊系统状态变量的表达式.在满足系统正常工作的前提下,根据所选择的锚链型号可数值计算出在极端天气下所需锚链长度与挂件重物球的质量.结果显示,本方法能确保整个系统可抗强台风、正常运行与海上安全.     

基于加速计的三维空间运动追踪系统

针对基于激光与电磁场的空间追踪系统测量过程易受外界基准参考系制约的缺点,提出了一种不受测量环境限制的三维空间运动追踪系统.该系统基于三轴加速度传感器,采用双状态卡尔曼滤波器对传感器输出信号进行滤波处理,依据加速计非线性特性逐个修正加速度数值,使用多项式箅法对空间运动速度与位移积分计算结果进行重建,最后求得被追踪物体在三维空间中的瞬时运动状态与运动轨迹.实验测得该追踪系统在加速计x,y和z轴方向位移误差分别为10.7%,7.5%和11.7%,三维空间中的位移误差为8.88%.     

新型浮式系泊系统靠泊动力响应分析

以新型浮式系泊系统为研究对象,通过1∶40的模型试验首先分析无波浪作用下船舶排水量和船速等因素对浮体系泊系统靠泊动力响应的影响,并将浮式系泊系统的靠泊试验结果与相同工况下刚性靠泊试验结果进行对比分析,然后对典型海况（波高2,m,周期6,s,入射角90°的波浪）作用下的新型浮式系泊系统进行靠泊分析,得到其在不同靠泊速度下的动力响应.试验结果表明,相对于刚性靠泊,浮式靠泊的靠泊力小,吸收的能量更大.船速和船舶排水量是影响靠泊动力响应的主要因素,船速和排水量的增大将会大大增加护舷撞击力,并使浮式系（靠）泊平台产生较大的位移.由于偏心的影响,船艏首先系（靠）泊,能量大部分被船艏靠泊平台所吸收,船艉系（靠）泊平台吸能比例很小,尤其当初始靠泊能量较小时,两平台吸能差异更明显.随着船速和船舶排水量增大,船艏和船艉靠泊的时间间隔越小,两系（靠）泊平台位移及护舷撞击合力的差距也越小,船艉系（靠）泊平台吸能比例逐渐增大.