顶浪中蓝疆号起重船吊物系统运动响应数值模拟与模型试验对比研究

发布时间：2020-06-09 08:43

【摘要】：起重船在进行吊装施工时组块的运动会受到多种环境因素的影响,为了研究起重船吊物系统的耦合运动规律,为系泊起重船吊装作业提供指导,本文使用数值模拟与模型试验对比分析的方法对顶浪中蓝疆号系泊起重船吊物系统的运动特性进行了深入研究,系国内首次使用数值模拟结合水池模型试验方法研究蓝疆号系泊起重船吊物系统在顶浪中的耦合运动规律。首先通过水池模型试验研究了蓝疆号系泊起重船吊物系统在静水中的自由衰减运动,规则波浪、不规则波浪中的耦合运动响应,同时对不同浪向、不同波浪周期、不同吊物重量、不同起吊高度下的运动进行了试验分析;然后根据频域三维势流理论及系泊起重船吊物系统耦合运动方程,使用数值模拟方法分析顶浪中系泊起重船吊物系统的运动特性,并与模型试验结果对比了规则波浪中运动的RAO和不规则波浪中的运动统计结果;最后使用数值模拟方法研究了起重船吊物系统运动对波浪周期、波高和吊物组块重量、起吊高度变化的敏感性,同时结合我国沿海环境及诺布丹顿关于浮式起重船操作规范对蓝疆号系泊起重船吊装1000t、2000t、3000t组块的适用性进行了分析。使用模型试验与数值模拟方法对比分析发现:(1)组块纵荡运动为船体纵荡、波浪作用与吊物自身摆动间的耦合运动,当波浪周期接近组块摆动周期时,组块纵荡运动出现共振现象,运动幅值达最大;(2)组块垂荡运动表现为船体纵摇与波浪激励间的耦合运动,当波浪周期接近船体纵摇运动周期时,组块垂荡运动出现最大值。系泊缆绳张力变化受船体纵荡、船体纵摇与波浪激励间的耦合作用,且顶浪侧系泊缆绳张力较顺浪大。使用数值模拟方法对波浪周期、波高和吊物重量、起吊高度敏感性分析时发现:(1)组块纵荡运动与垂荡运动对波高和波浪周期的敏感性会随着不规则波浪的谱峰周期的增加出现变化,当不规则波浪周期较小时组块纵荡运动对波高变化敏感,当不规则波浪周期较大时组块纵荡运动对波浪周期变化敏感;而组块垂荡运动对小波浪周期变化敏感,当波浪周期较大时对波高变化敏感;(2)组块纵荡运动与垂荡运动幅值均随组块重量增加呈上升趋势,其中纵荡运动增加较垂荡运动明显;(3)组块起吊高度越高,组块纵荡运动幅值越大,而垂荡运动幅值则减小。使用数值模拟方法对顶浪中蓝疆号系泊起重船吊装的适用性分析中发现:波浪周期较小时适用海况较多,当波浪周期较大时,适用海况急剧减小。长周期波浪对系泊起重船适用性影响明显。本文关于蓝疆号系泊起重船顶浪中的适用性分析可为其实际吊装施工提供参考。
【图文】：

起重船

天津大学硕士学位论文的发展crane ship ）又称浮吊，在港口建设、海上救援打捞安装、海上导管架平台吊装扶正、海上平台打桩、海组块安装和拆解等海洋工程中发挥着不可替代的作用美国、韩国等国家均有较大海洋施工起重船。世纪的欧洲就已出现起重船的雏形，这时的起重船使行吊装。1920 年，美国在一艘名为 USSKearsarge 的于舰船建设中武器和重物的吊运安装，起重能力 250

起重船,起重能力

国内起重船的出现较晚，但发展较快。早期主要为扒杆式驳船用于内河、港口等浅水海域的吊装工作。而后因工程建设需要建造了具有小型回转起重机的起重船，起重能力均在 300 吨以下[5]。20 世纪中期，我国开始建造大型固定式扒杆吊装起重船，起重能力跃升至千吨级。到 20 世纪 80 年代，随着海上油气开采工程的需要，，我国建成“南天龙”号大型全回转式起重船，起重能力达到 900 吨。2001 年建成“蓝疆号”号非自航铺管起重船，起重能力达 3800 吨；2005 年建成“天一”号海上运架梁起重船专用于海上桥梁建设，起重能力 3000 吨。随后于2006 年建成的 “华天龙”号起重船，起吊能力达到 4000 吨，最大可对 2000 吨重物进行回转吊装，为海洋工程建设增添了新的动力。图 1-2 Saipem 7000 起重船[3]图 1-3 Thialf 半潜式起重船[4]
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U674.35

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