為實現(xiàn)在深海惡劣海洋環(huán)境條件下開展海上吊裝工程作業(yè),通過數(shù)值仿真和安全評估是進行海洋工程作業(yè)的前提。對于復(fù)雜的桁架式結(jié)構(gòu)物入水通過飛濺區(qū)域時運動響應(yīng)計算一直還沒有被廣泛研究,特別是起重船運動對于結(jié)構(gòu)物的運動的影響問題研究更加不足。為此,本文以中國首艘作業(yè)水深達3000米的多功能深水工程船海洋石油286深水工程船以及深水設(shè)備桁架式保護罩為研究對象,著重開展了海洋吊裝工程作業(yè)時結(jié)構(gòu)物入水時的模型實驗與數(shù)值仿真相結(jié)合的研究,完成了以下工作:以海洋石油286深水工程船作為研究設(shè)備,并以深水桁架式保護罩設(shè)備為研究對象,對在波浪環(huán)境下入水過程的結(jié)構(gòu)物建立了運動學(xué)與動力學(xué)數(shù)學(xué)模型。對結(jié)構(gòu)物入水理論的相關(guān)知識進行總結(jié)研究,建立了船舶運動學(xué)模型以及動力定位模型;引入細(xì)長桿模型,提出了通過對細(xì)長桿模型的動力計算來實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)物的運動受力進行分析,將復(fù)雜桁架式結(jié)構(gòu)物在入水過程中的動力計算問題轉(zhuǎn)換為簡單桿件模型的動力計算問題。設(shè)計并進行了結(jié)構(gòu)物入水模型實驗,為了準(zhǔn)確測得結(jié)構(gòu)物的附加質(zhì)量系數(shù)、阻尼系數(shù)與入水時砰擊力系數(shù),根據(jù)相似準(zhǔn)則及物理量換算標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計了結(jié)構(gòu)物單擺實驗、水下拖曳實驗與靜水入水砰擊實驗;為了研究結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

2海洋石油286多功能深水工程船海上作業(yè)圖

海洋石油２８６深水工程船作為中國第一艘作業(yè)能力達３０００米水深的世界頂級技術(shù)??難度的海洋工程船舶，是專門設(shè)計制造用來開發(fā)和利用深海油氣資源的高性能船舶，位??居世界的先進水平，能夠適應(yīng)多種氣候條件進行安全工程作業(yè)。如圖１．２所示為多功能??深水工程船海洋石油２８６深水工程船海上作業(yè)情形。??圖１．２海洋石油２８６多功能深水工程船海上作業(yè)圖?????■?．?．?＇??圖１．３海洋石油２８６多功能深水工程船４００Ｔ吊機圖??如圖１．?３所示為“海洋石油２８６”配備的最為重要的深水設(shè)備之一是４００噸吊機，??該吊機在國內(nèi)同類設(shè)備中處于領(lǐng)先水平Ｗ。正因為有著如此強大的起吊設(shè)備，海洋石油??２８６深水工程船承擔(dān)了很多海洋工程作業(yè)，尤其是水下設(shè)備安裝以及深水作業(yè)項目。然??而海上作業(yè)環(huán)境一般都比較復(fù)雜，在作業(yè)時作業(yè)船舶在風(fēng)、浪、流的聯(lián)合作用下可能會??做大幅度不規(guī)則的搖蕩運動，并帶動被吊結(jié)構(gòu)物隨船體產(chǎn)生劇烈的搖蕩運動，很不利于??海洋工程作業(yè)的安全進行。??１．１．２研究意義??在實際的海洋環(huán)境中，風(fēng)浪作用不僅會造成設(shè)備的吊裝精度降低，甚至還會導(dǎo)致船??２??

??體與結(jié)構(gòu)物發(fā)生碰撞，嚴(yán)重時還會威脅到人員的人身安全，如圖１．４所示為操作不當(dāng)導(dǎo)??致發(fā)生吊裝作業(yè)事故。尤其是在結(jié)構(gòu)物入水的過程中，結(jié)構(gòu)物的運動將變得更加復(fù)雜。??因此對于入水過程中的結(jié)構(gòu)物系統(tǒng)的動力響應(yīng)進行分析以及吊索的受力監(jiān)測和研宄，對??保證海上吊裝作業(yè)的成功具有重要的意義。在吊裝作業(yè)過程中，入水過程是結(jié)構(gòu)物受力??最為復(fù)雜，吊索拉力變化最為劇烈，其中飛溉區(qū)對于結(jié)構(gòu)物的運動及受力會產(chǎn)生劇烈的??影響，飛濺區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)物所受的力均為強非線性力，準(zhǔn)確預(yù)測計算結(jié)構(gòu)物所受到的外力對??吊裝作業(yè)的效率、安全性以及工程上的經(jīng)濟性都有著十分重要的作用。??賢Ｕ??圖１．４吊裝作業(yè)事故??在工程作業(yè)中，由于桁架是由細(xì)長桿組成的具有三角形單元的平面或空間結(jié)構(gòu)，因??為是剛性連接，所以桁架桿件基本上只承受軸向力的作用，這種特性使得桁架式結(jié)構(gòu)可??以充分利用材料的強度

【參考文獻】：
期刊論文
[1]細(xì)長體高速入水過程壓力特性試驗研究[J]. 時素果,楊曉光,王亞東,劉樂華.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2018(02)
[2]“海洋石油286”船三級動力定位系統(tǒng)配置分析[J]. 李嚴(yán),李素美,劉蘇粵.  廣東造船. 2017(03)
[3]水下設(shè)備懸垂法安裝動力定位耦合數(shù)值模擬[J]. 孫麗萍,朱梟猛,艾尚茂,李彬.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2017(11)
[4]“海洋石油286”總體性能設(shè)計[J]. 羅良,桂滿海,魏靜.  船舶與海洋工程. 2016(01)
[5]基于DNV規(guī)范的結(jié)構(gòu)物吊裝入水簡化算法及其適用性分析[J]. 陳勇,石錦坤,王勇,宋春娜,楊盛.  中國海上油氣. 2014(S1)
[6]全球海洋資源開發(fā)現(xiàn)狀和趨勢綜述[J]. 李軍,袁伶俐.  國土資源情報. 2013(12)
[7]基于數(shù)值波浪水池的波浪中船舶水動力計算[J]. 方昭昭,朱仁傳,繆國平,楊雄輝.  水動力學(xué)研究與進展A輯. 2012(05)
[8]波浪中船體與液艙晃蕩耦合運動的時域數(shù)值計算[J]. 洪亮,朱仁傳,繆國平,范菊,李裕龍.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2012(05)
[9]二維楔形體砰擊載荷研究[J]. 張于維,王志東,晉文菊,叢文超.  中國艦船研究. 2010(03)
[10]艦船砰擊載荷及結(jié)構(gòu)動響應(yīng)研究綜述[J]. 駱寒冰,徐慧,余建星,萬正權(quán).  船舶力學(xué). 2010(04)

碩士論文
[1]艏外飄型船舶入水砰擊的二維SPH模擬[D]. 胥飛.上海交通大學(xué) 2013
[2]海上浮體二階波浪力計算[D]. 韓鑫.武漢理工大學(xué) 2012
[3]船底結(jié)構(gòu)砰擊時的水彈性分析[D]. 朱加剛.哈爾濱工程大學(xué) 2006



本文編號：3360387