海洋工程模型试验中系缆张力测试技术研究
发布时间：2021-08-26 21:19
在海洋工程中,系泊系统是深海浮式结构的重要组成部分,是制约海洋开发水深的主要因素。浮式结构物是通过系缆固定在海底的,在系泊系统设计过程中系缆张力的确定占有重要的地位,对系泊浮体的安全及其正常工作至关重要,如果对系缆的张力估计不足将会带来巨大的损失。工程中对张力的预测最接近真实结果的方法是物理模型试验。而现有的测试方法中,普遍采用的是在系缆截断处或者端部安置传感器,仅能测试端部一点的系缆张力,尚无成熟的测试系缆中张力分布的方法。本文提出利用光纤布拉格光栅传感技术测量系缆张力分布的方法,在光纤布拉格光栅表面涂覆一层高分子材料,研制试验用模拟系缆,以实现系缆的动态张力分布测试。作者通过多次试验涂覆各种符合要求的高分子材料,并最终选取涂覆有低密度聚乙烯,制作了多根满足要求的模拟系缆。制作的模拟系缆中,涂覆层与光纤布拉格光栅附着效果良好,没有松脱现象,满足同步变形的要求。选用刻有一个和三个布拉格光栅的模拟系缆分别应用于自升式平台系统和浮标系统模型试验中,测量在各种环境条件下的系缆张力变化。对刻有三个布拉格光栅的模拟系缆中不同位置的张力进行分析,并发现系缆张力沿系缆有一定的变化规律,从而验证了新技...
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
深海平台示意图(从左到右依次为FPSO、TLP、ABS、Spar、Semi-Submersible)
倒悬链线式图 1-2 系缆形式1.2 系缆张力讨论在海洋工程中，系缆的纵向尺寸远远大于横向尺寸，所以系缆并不承受扭矩和弯矩，荷载的传递是通过轴向的张力进行的。在系缆的设计中最重要的就是准确预测系缆在各种使用条件、环境条件下的张力，工程中因对张力的估计不足造成实际工程中锚系失效(断链、跑锚、移位等)而带来巨大损失的例子在国内外屡见不鲜，如 1996 年第 15 号台风袭击湛江港，最大风速达 60m/s，十几具系泊军舰的单点系泊设施发生移位或断链，造成舰船碰撞，甚至搁浅，损失达数千万元系缆的张力大小通常会受到风、浪、流等海洋环境因素，以及浮体运动的影响同时张力的大小又会反作用于浮体的运动。系泊缆索—平台浮体会构成耦合的非线性动力系统,该系统的运动响应与系缆的张力分布关系密切，响应的预报涉及
器具有价格低、输出灵敏度高、非线性误差小、良好的重湿度对传感器的零点及输出灵敏度的影响小、在动态测范围等特性，在工程中得到了广泛的应用。在对力的测量直接作为弹性元件所承受的载荷。在试验时测力元件受力短，改变了电阻的性能，电阻值的变化信号通过放大器输仪器的数据与受力的关系便可测得受力的大小[36]。电阻应件一般都为金属的，所以力传感器的重量一般都比较大模型在环境条件下会受到纵向、横向、垂向的三个分力和种力和力矩有时也存在于模型与模型之间、模型局部结构和力矩的测量，根据需要可用三分力、五分力或六分力等。如果其中有一个分力或者分力矩不需要测量，则可采用式系泊系统试验中的转塔处系泊力，垂向力矩总是为零。测力传感器：
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤光栅传感器的原理及应用研究[J]. 杨兴,胡建明,戴特力. 重庆师范大学学报(自然科学版). 2009(04)
[2]基于光纤布里渊散射的分布式传感海底电缆在线监测技术研究[J]. 杨黎鹏. 船海工程. 2009(03)
[3]海洋系泊缆索非线性有限元静力分析[J]. 杨敏冬,滕斌,勾莹,姜胜超. 海洋工程. 2009(02)
[4]系泊系统松弛-张紧引起的冲击张力研究[J]. 唐友刚,张素侠,张海燕,张若瑜. 振动与冲击. 2008(04)
[5]考虑海底撞击力的系缆运动及张力分析[J]. 唐友刚,张若瑜,易丛,刘海笑. 天津大学学报. 2007(11)
[6]光纤光栅传感技术研究现状及发展前景[J]. 曹晔,刘波,开桂云,董孝义. 传感器技术. 2005(12)
[7]土木工程结构用智能感知材料、传感器与健康监测系统的研发现状[J]. 欧进萍. 功能材料信息. 2005(05)
[8]BOTDR光纤温度监测技术在土木工程中的应用研究[J]. 崔何亮,施斌,徐洪钟,张丹,丁勇. 防灾减灾工程学报. 2004(03)
[9]风、浪、流联合作用下系统系泊力的时域计算方法[J]. 聂孟喜,王旭升,王晓明,张琳. 清华大学学报(自然科学版). 2004(09)
[10]水下缆索动力学理论模型[J]. 李晓平,王树新,何漫丽,张海根. 天津大学学报. 2004(01)
博士论文
[1]光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用[D]. 任亮.大连理工大学 2008
[2]海底管道的健康监测系统与评估研究[D]. 邵剑文.浙江大学 2006
硕士论文
[1]系船浮筒设计与动力响应分析[D]. 左建立.天津大学 2006
[2]Spar平台系泊系统计算及波浪载荷研究[D]. 张智.天津大学 2005
[3]基于分布式光纤传感器的黄河大坝可视化安全监测系统[D]. 韦斌.山东大学 2005
本文编号：3364987
【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
深海平台示意图(从左到右依次为FPSO、TLP、ABS、Spar、Semi-Submersible)
倒悬链线式图 1-2 系缆形式1.2 系缆张力讨论在海洋工程中，系缆的纵向尺寸远远大于横向尺寸，所以系缆并不承受扭矩和弯矩，荷载的传递是通过轴向的张力进行的。在系缆的设计中最重要的就是准确预测系缆在各种使用条件、环境条件下的张力，工程中因对张力的估计不足造成实际工程中锚系失效(断链、跑锚、移位等)而带来巨大损失的例子在国内外屡见不鲜，如 1996 年第 15 号台风袭击湛江港，最大风速达 60m/s，十几具系泊军舰的单点系泊设施发生移位或断链，造成舰船碰撞，甚至搁浅，损失达数千万元系缆的张力大小通常会受到风、浪、流等海洋环境因素，以及浮体运动的影响同时张力的大小又会反作用于浮体的运动。系泊缆索—平台浮体会构成耦合的非线性动力系统,该系统的运动响应与系缆的张力分布关系密切，响应的预报涉及
器具有价格低、输出灵敏度高、非线性误差小、良好的重湿度对传感器的零点及输出灵敏度的影响小、在动态测范围等特性，在工程中得到了广泛的应用。在对力的测量直接作为弹性元件所承受的载荷。在试验时测力元件受力短，改变了电阻的性能，电阻值的变化信号通过放大器输仪器的数据与受力的关系便可测得受力的大小[36]。电阻应件一般都为金属的，所以力传感器的重量一般都比较大模型在环境条件下会受到纵向、横向、垂向的三个分力和种力和力矩有时也存在于模型与模型之间、模型局部结构和力矩的测量，根据需要可用三分力、五分力或六分力等。如果其中有一个分力或者分力矩不需要测量，则可采用式系泊系统试验中的转塔处系泊力，垂向力矩总是为零。测力传感器：
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤光栅传感器的原理及应用研究[J]. 杨兴,胡建明,戴特力. 重庆师范大学学报(自然科学版). 2009(04)
[2]基于光纤布里渊散射的分布式传感海底电缆在线监测技术研究[J]. 杨黎鹏. 船海工程. 2009(03)
[3]海洋系泊缆索非线性有限元静力分析[J]. 杨敏冬,滕斌,勾莹,姜胜超. 海洋工程. 2009(02)
[4]系泊系统松弛-张紧引起的冲击张力研究[J]. 唐友刚,张素侠,张海燕,张若瑜. 振动与冲击. 2008(04)
[5]考虑海底撞击力的系缆运动及张力分析[J]. 唐友刚,张若瑜,易丛,刘海笑. 天津大学学报. 2007(11)
[6]光纤光栅传感技术研究现状及发展前景[J]. 曹晔,刘波,开桂云,董孝义. 传感器技术. 2005(12)
[7]土木工程结构用智能感知材料、传感器与健康监测系统的研发现状[J]. 欧进萍. 功能材料信息. 2005(05)
[8]BOTDR光纤温度监测技术在土木工程中的应用研究[J]. 崔何亮,施斌,徐洪钟,张丹,丁勇. 防灾减灾工程学报. 2004(03)
[9]风、浪、流联合作用下系统系泊力的时域计算方法[J]. 聂孟喜,王旭升,王晓明,张琳. 清华大学学报(自然科学版). 2004(09)
[10]水下缆索动力学理论模型[J]. 李晓平,王树新,何漫丽,张海根. 天津大学学报. 2004(01)
博士论文
[1]光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用[D]. 任亮.大连理工大学 2008
[2]海底管道的健康监测系统与评估研究[D]. 邵剑文.浙江大学 2006
硕士论文
[1]系船浮筒设计与动力响应分析[D]. 左建立.天津大学 2006
[2]Spar平台系泊系统计算及波浪载荷研究[D]. 张智.天津大学 2005
[3]基于分布式光纤传感器的黄河大坝可视化安全监测系统[D]. 韦斌.山东大学 2005
本文编号：3364987
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3364987.html
