南海作业大型抓斗疏浚船水动力性能研究和动力仿真

发布时间：2017-08-27 13:06

  本文关键词：南海作业大型抓斗疏浚船水动力性能研究和动力仿真

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【摘要】：为了适应海洋深水和硬质土的疏浚需求,能够在开阔海域作业的大型疏浚设备得到越来越广泛的应用。在众多疏浚船舶类型中,大型抓斗船具有施工效率高、适用于深水作业、可以适应砾石、珊瑚礁等较硬土质的优点。本文以一作业于南海海域的锚泊定位200m3大型抓斗疏浚船为研究对象,针对不同的作业状态和海洋环境,采用理论研究和数值模拟相结合的方法,分析了其在不规则波浪中的水动力性能,对作业过程进行了动力仿真,并探讨了不同波浪条件下驳船靠泊对抓斗疏浚船水动力性能的影响。对于锚泊定位状态下抓斗船总体水动力性能的研究,本文使用AQWA软件,对在风、浪、流共同作用下的抓斗船进行了时域数值分析,得到了不同波浪条件下船体六自由度时域运动响应和锚泊系统动力响应。大型抓斗船锚泊定位作业状态下,在抓斗提升和旋转过程中,抓斗运动速度快,提升重量大,抓斗出水及卸载疏浚物时全船所受载荷发生瞬时变化,对船舶安全具有很大影响。本文对抓斗作业过程进行动力仿真,对不同抓斗高度和旋转角度时船体的动力载荷进行了分析。驳船靠泊状态下,由于驳船完全依靠与抓斗船之间的系泊系统进行定位,在波浪载荷和作业载荷作用下,驳船与抓斗船运动耦合,产生较大响应。本文探讨了驳船靠泊对抓斗船水动力性能的影响,并分析了不同波浪环境下系泊驳船的水动力性能及其变化规律。
【关键词】：水动力性能 大型抓斗疏浚船 锚泊系统 驳船靠泊
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.31
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 课题研究背景及内容13-14
• 1.2 抓斗疏浚船概述14-17
• 1.2.1 船型简述14
• 1.2.2 工作原理14-15
• 1.2.3 抓斗船特征15
• 1.2.4 抓斗类型简介15-17
• 1.3 国内外发展研究现状17-18
• 1.3.1 国外发展研究现状17
• 1.3.2 国内发展研究现状17-18
• 1.4 论文主要研究工作18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第2章 南海海区风况及水文环境概述20-29
• 2.1 南海海区风况20-23
• 2.1.1 风向20-21
• 2.1.2 风速21-23
• 2.2 南海海区波浪23-26
• 2.2.1 有义波高24
• 2.2.2 波浪周期24-25
• 2.2.3 浪向频率25-26
• 2.3 南海海区流况26-27
• 2.4 南海海区地质特点27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 大型抓斗疏浚船动力响应分析理论29-41
• 3.1 势流理论与面元法29-34
• 3.1.1 三维势流理论29-30
• 3.1.2 流体作用力30-32
• 3.1.3 面元法32-34
• 3.2 时域分析理论34-36
• 3.2.1 时域与频域间的傅利叶变换34-35
• 3.2.2 时域运动方程35-36
• 3.3 大型抓斗疏浚船外载荷计算36-40
• 3.3.1 风载荷、流载荷36-37
• 3.3.2 波浪载荷37-38
• 3.3.3 锚泊线张力38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 大型抓斗疏浚船水动力系数及RAO计算分析41-54
• 4.1 大型抓斗疏浚船计算模型41-43
• 4.1.1 抓斗疏浚船设计环境选取41
• 4.1.2 抓斗疏浚船主要要素41-42
• 4.1.3 抓斗疏浚船水动力模型42-43
• 4.2 大型抓斗疏浚船水动力系数及RAO43-52
• 4.2.1 船体水动力系数44-45
• 4.2.2 船舶运动响应RAO45-48
• 4.2.3 船体外载荷RAO48-52
• 4.3 本章小结52-54
• 第5章 不同锚泊布置方案下船体水动力性能分析54-69
• 5.1 环境载荷54-56
• 5.1.1 风、流载荷系数矩阵54-55
• 5.1.2 波浪载荷55-56
• 5.2 锚泊布置方案及锚泊线材料特性56-59
• 5.2.1 计算模型57-58
• 5.2.2 锚泊线材料特性58-59
• 5.3 两种锚泊系统下船体水动力性能计算结果对比59-66
• 5.3.1 船体六自由度运动响应对比60-65
• 5.3.2 锚泊系统时域响应对比65-66
• 5.4 指定工况下六锚定位系统的水动力性能分析66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 第6章 六锚定位抓斗船水动力性能分析和动力仿真69-100
• 6.169-80
• 6.1.1 不同有义波高下抓斗船及锚泊系统响应分析69-74
• 6.1.2 不同波浪周期下抓斗船及锚泊系统响应分析74-80
• 6.2 作业工况下抓斗船及锚泊系统时域分析80-99
• 6.2.1 吊物系统规格参数80-81
• 6.2.2 抓斗空斗下放、满斗提升过程81-85
• 6.2.3 抓斗满斗旋转、物料卸载过程85-90
• 6.2.4 作业状态下浪向角对船舶的影响90-99
• 6.3 本章小结99-100
• 第7章 驳船靠泊状态下系统水动力性能分析100-115
• 7.1 驳船靠泊方式100-101
• 7.2 驳船靠泊状态下抓斗船运动响应分析101-106
• 7.3 驳船靠泊状态下驳船运动响应分析106-110
• 7.4 驳船靠泊状态下锚泊系统张力响应分析110-112
• 7.5 驳船与抓斗船间系泊缆及护舷响应分析112-114
• 7.6 本章小结114-115
• 第8章 总结与展望115-119
• 8.1 本文主要工作内容及结论115-118
• 8.2 进一步研究方向及展望118-119
• 参考文献119-122
• 致谢122-123
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文123

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

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1 本报记者 周献恩 通讯员 杨佳霖 李海林;[N];中国交通报;2012年

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2 孙采微;深水钻井船水动力性能研究[D];上海交通大学;2013年

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本文编号：745578