基于AQWA的船载汽车吊装卸过程的吊缆张力分析
发布时间：2021-12-23 15:55
为了分析在海洋环境中的船载汽车吊装卸浮体单元过程的吊缆张力变化,利用ANSYS-AQWA软件对运输船上的汽车吊装卸作业过程进行模拟仿真。基于时域响应分析方法,对在不同方向的环境载荷作用下,被卸载的浮体单元处于不同的位置时,计算了吊缆张力随时间变化的情况。计算结果表明:吊缆张力总体呈周期性变化,浮体单元未接触水面时,吊缆张力随吊缆长度的增加而略有减小;当浮体单元接触水面时,由于水面波浪载荷的冲击作用,浮体单元会发生较大的运动,从而导致吊缆张力发生剧烈变化,张力甚至能够达到重物重量的1.25倍;当浮体单元下降到漂浮状态时,由于船体横摇和波浪作用,吊缆张弛变化明显,张力甚至会从0突变到重物重量的0.55倍,这些巨大的冲击对作业的安全极为不利。此外,横浪和斜浪会加剧船体的运动,从而导致吊缆张力变化幅值增大。
【文章来源】：中国造船. 2020,61(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
吊物系统模型示意图重物在惯性坐标系中的坐标可表示为
恢魈逶诳罩校???算，但其基本不受水的作用力。2.1模型参数运输船与浮体单元（重物）主要参数如表量为16t，其结构可简化为一个箱型浮体参数运输船总长/m型宽/m型深/m船体质量/tx方向转动惯量/(kg·my方向转动惯量/(kg·mz方向转动惯量/(kg·m锚链布置和汽车吊位置如图要参数如表2所示。选用的汽车吊计算过程中认为其与甲板之间有连接装置，恒，等：基于AQWA的船载汽车吊装卸过程的吊缆张力分析和运动方程，利用ANSYS-AQWA软件对运输船上的吊车作业过程进汽车吊装卸作业模型如图2所示。运输船采用锚链汽车吊与船体固定连接，位于船体甲板的一侧，吊臂伸出船外型中，船体与汽车吊视为一整体对象进行分析。吊缆采用AQWA中的钢缆模型，吊缆的上端连接在汽浮体单元（重物）连接。浮体单元未下落至水面时，在浮体单元的体深入水中，此时的浮体单元虽然主体在空中，但在AQWA中仍可以按照浮体进行计图2吊车在运输船上的吊装作业模型运输船与浮体单元（重物）主要参数如表1所示。根据具体的工程实际，被装卸的浮体箱型浮体。表1运输船和浮体单元主要参数数值参数78.0浮体单元质量/t长×宽×高/m平均密度/(kg/m10.29.06400x方向转动惯量/(kg·m2)3.59×108y方向转动惯量/(kg·m2)3.44×109z方向转动惯量/(kg·m2)3.41×109—如图2所示，运输船作业时采用艏艉投锚系泊方式，汽车吊为普通的50t汽车吊，在作业过程中，汽车吊停靠甲板之间有连接装置，汽车吊不与甲板脱离。227采用锚链艏艉投锚系泊方式，一侧，吊臂伸出船外，在计算模在浮体单元的下部设置被装卸的浮体单元的质数值3)164×4×25002)41470
228参数锚链单位长度质量/(kg/m)抗拉刚度EA/N最大张力/N艏/艉锚链长度/m艏锚预张力/N艉锚预张力/N2.2网格设置与划分模型采用Workbench中的默认网格划分方式进行网格划分误差设置为0.2m，网格模型共有图3所示。2.3海洋环境参数模型计算所采用的海洋环境载荷谱10m处的平均风速，水流模型采用分层流模型要分析对0°，45°和90°方向的环境参数风速/(m/s)有义波高/m谱峰周期/s20m深流速/(m/s)中国造船表2锚链和汽车吊主要参数数值参数/(kg/m)16.8汽车吊最大起重质量/t自重/t支腿纵向跨度/m/N2.1×1083.6×106/m387.0支腿横向跨度/m9.43×104主臂长度/m9.54×104吊缆刚度/(N/m)中的默认网格划分方式进行网格划分，定义网格最大单元尺寸8536个节点，8438个单元，其中包括3016个图3网格模型图载荷主要包括风、浪、流，主要参数如表3所示，水流模型采用分层流模型。此外，假定风、浪、流载荷的方向向的环境载荷影响进行分析计算，如图4所示。表3海洋环境相关参数数值参数5.0风谱0.8波浪谱[19]JONSWAP(4.0表面流速/(m/s)0.050m深流速/(m/s)图4作业过程俯视图及载荷方向学术论文数值50416.27.016.42.2×107最大单元尺寸为1.6m，变形绕射单元。模型图如所示。其中风速为NPD风的方向总是相同的，主数值NPDHs)0.80.0
【参考文献】：
期刊论文
[1]起重船-风机吊装系统动力学模型仿真分析[J]. 朱明,张鹏,朱昌明. 机械设计与制造. 2019(10)
[2]波浪下“蓝鲸”号起重船系泊吊装组块耦合运动响应[J]. 朱绍华,于文太,李广帅,季红叶,谢芃,骆寒冰. 中国海洋平台. 2019(01)
[3]装卸重大件货物对船舶稳性的影响[J]. 王玉闯,史国友,李伟峰. 中国航海. 2018(02)
[4]基于AQWA的起重船打捞作业安全性分析[J]. 林七贞,艾军,王彬,甘进,郭国虎. 中国水运.航道科技. 2017(06)
[5]基于AQWA的沉船打捞作业安全性分析[J]. 张明,代路,甘进,李佳卫,高晓圆. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(03)
[6]浮基起重系统在规则波中的运动响应试验及分析[J]. 王丙,陈徐均,江召兵,黄亚新. 船舶力学. 2014(Z1)
[7]多点系泊起重船数值分析与试验对比研究[J]. 高巍,董璐,徐慧,骆寒冰. 船舶工程. 2013(03)
[8]起重船吊重跌落后的动静稳性分析[J]. 张明霞,夏益美,林焰. 中国造船. 2009(03)
[9]Dynamic response analysis of a moored crane-ship with a flexible boom[J]. Hui-li REN, Xue-lin WANG, Yu-jin HU, Cheng-gang LI (School of Mechanical Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China). Journal of Zhejiang University（Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal）. 2008(01)
硕士论文
[1]船吊装卸重大件货物机理研究及实现[D]. 程义峰.大连海事大学 2017
[2]起重船吊物动力响应及主动控制研究[D]. 刘伟.大连理工大学 2013
本文编号：3548765
【文章来源】：中国造船. 2020,61(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
吊物系统模型示意图重物在惯性坐标系中的坐标可表示为
恢魈逶诳罩校???算，但其基本不受水的作用力。2.1模型参数运输船与浮体单元（重物）主要参数如表量为16t，其结构可简化为一个箱型浮体参数运输船总长/m型宽/m型深/m船体质量/tx方向转动惯量/(kg·my方向转动惯量/(kg·mz方向转动惯量/(kg·m锚链布置和汽车吊位置如图要参数如表2所示。选用的汽车吊计算过程中认为其与甲板之间有连接装置，恒，等：基于AQWA的船载汽车吊装卸过程的吊缆张力分析和运动方程，利用ANSYS-AQWA软件对运输船上的吊车作业过程进汽车吊装卸作业模型如图2所示。运输船采用锚链汽车吊与船体固定连接，位于船体甲板的一侧，吊臂伸出船外型中，船体与汽车吊视为一整体对象进行分析。吊缆采用AQWA中的钢缆模型，吊缆的上端连接在汽浮体单元（重物）连接。浮体单元未下落至水面时，在浮体单元的体深入水中，此时的浮体单元虽然主体在空中，但在AQWA中仍可以按照浮体进行计图2吊车在运输船上的吊装作业模型运输船与浮体单元（重物）主要参数如表1所示。根据具体的工程实际，被装卸的浮体箱型浮体。表1运输船和浮体单元主要参数数值参数78.0浮体单元质量/t长×宽×高/m平均密度/(kg/m10.29.06400x方向转动惯量/(kg·m2)3.59×108y方向转动惯量/(kg·m2)3.44×109z方向转动惯量/(kg·m2)3.41×109—如图2所示，运输船作业时采用艏艉投锚系泊方式，汽车吊为普通的50t汽车吊，在作业过程中，汽车吊停靠甲板之间有连接装置，汽车吊不与甲板脱离。227采用锚链艏艉投锚系泊方式，一侧，吊臂伸出船外，在计算模在浮体单元的下部设置被装卸的浮体单元的质数值3)164×4×25002)41470
228参数锚链单位长度质量/(kg/m)抗拉刚度EA/N最大张力/N艏/艉锚链长度/m艏锚预张力/N艉锚预张力/N2.2网格设置与划分模型采用Workbench中的默认网格划分方式进行网格划分误差设置为0.2m，网格模型共有图3所示。2.3海洋环境参数模型计算所采用的海洋环境载荷谱10m处的平均风速，水流模型采用分层流模型要分析对0°，45°和90°方向的环境参数风速/(m/s)有义波高/m谱峰周期/s20m深流速/(m/s)中国造船表2锚链和汽车吊主要参数数值参数/(kg/m)16.8汽车吊最大起重质量/t自重/t支腿纵向跨度/m/N2.1×1083.6×106/m387.0支腿横向跨度/m9.43×104主臂长度/m9.54×104吊缆刚度/(N/m)中的默认网格划分方式进行网格划分，定义网格最大单元尺寸8536个节点，8438个单元，其中包括3016个图3网格模型图载荷主要包括风、浪、流，主要参数如表3所示，水流模型采用分层流模型。此外，假定风、浪、流载荷的方向向的环境载荷影响进行分析计算，如图4所示。表3海洋环境相关参数数值参数5.0风谱0.8波浪谱[19]JONSWAP(4.0表面流速/(m/s)0.050m深流速/(m/s)图4作业过程俯视图及载荷方向学术论文数值50416.27.016.42.2×107最大单元尺寸为1.6m，变形绕射单元。模型图如所示。其中风速为NPD风的方向总是相同的，主数值NPDHs)0.80.0
【参考文献】：
期刊论文
[1]起重船-风机吊装系统动力学模型仿真分析[J]. 朱明,张鹏,朱昌明. 机械设计与制造. 2019(10)
[2]波浪下“蓝鲸”号起重船系泊吊装组块耦合运动响应[J]. 朱绍华,于文太,李广帅,季红叶,谢芃,骆寒冰. 中国海洋平台. 2019(01)
[3]装卸重大件货物对船舶稳性的影响[J]. 王玉闯,史国友,李伟峰. 中国航海. 2018(02)
[4]基于AQWA的起重船打捞作业安全性分析[J]. 林七贞,艾军,王彬,甘进,郭国虎. 中国水运.航道科技. 2017(06)
[5]基于AQWA的沉船打捞作业安全性分析[J]. 张明,代路,甘进,李佳卫,高晓圆. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(03)
[6]浮基起重系统在规则波中的运动响应试验及分析[J]. 王丙,陈徐均,江召兵,黄亚新. 船舶力学. 2014(Z1)
[7]多点系泊起重船数值分析与试验对比研究[J]. 高巍,董璐,徐慧,骆寒冰. 船舶工程. 2013(03)
[8]起重船吊重跌落后的动静稳性分析[J]. 张明霞,夏益美,林焰. 中国造船. 2009(03)
[9]Dynamic response analysis of a moored crane-ship with a flexible boom[J]. Hui-li REN, Xue-lin WANG, Yu-jin HU, Cheng-gang LI (School of Mechanical Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China). Journal of Zhejiang University（Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal）. 2008(01)
硕士论文
[1]船吊装卸重大件货物机理研究及实现[D]. 程义峰.大连海事大学 2017
[2]起重船吊物动力响应及主动控制研究[D]. 刘伟.大连理工大学 2013
本文编号：3548765
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3548765.html
