多模块超大型浮体中连接器刚度对其运动响应的影响

多模块超大型浮体一般由连接器连接,实现海上浮动机场等功能。实际操作中,为约束超大型浮体模块之间的相对运动,连接器通常将承受非常巨大的载荷,给连接器的制造带来巨大的困难。通过对不同环境力情况下不同刚度连接器的研究,分析了连接器刚度对超大型浮体模块之间相对运动与连接器自身承受载荷的影响。研究发现,随着柔性连接器刚度的增加,连接器对超大浮体模块之间相对运动的约束逐渐增强,同时连接器也将承受更大的载荷;此外,较大的连接器刚度,并不利于抵抗模块之间的冲击载荷;最后,连接器刚度的改变会影响其固有振动频率,因此需要尽可能避开共振区域,否则系统容易出现较大的振动,导致模块间相对运动过大,连接器过载。研究结果确定了连接器刚度最佳匹配原则,以指导连接器的工程设计。     

波浪作用下铰接式层合浮体的水弹性响应研究

在工程设计中,通常采用模块化方式制造超大型浮式结构物,将巨大的单体结构分割成多个较小模块,后期通过合适的连接器拼装形成。为了明确多模块超大浮体在波浪作用下的水弹性响应,以两个相邻层合浮体（高刚度面板和低密度芯材）为研究对象,建立波浪作用下铰接层合浮体水弹性响应的高阶势流模型。采用匹配特征函数展开法求解流体运动的速度势,探讨了铰接处弹簧刚度对浮体的反射系数、透射系数、挠度、弯矩和剪力的影响规律。研究结果表明：迎浪侧浮体的存在可以有效降低背浪侧浮体的挠度、弯矩和剪力幅值;与垂直弹簧相比,扭转弹簧刚度的增加可以更加有效抑制铰接层合浮体的水弹性响应;当扭转弹簧刚度大于一定值时,继续增大弹簧刚度对浮体的动力响应不产生影响。     

应用比例边界有限元法求解多种二维浮体水动力特性

比例边界有限元法(SBFEM)是一种半解析的数值方法,比完全数值方法具有更高的精度,该方法结合了有限元和边界元的优点,采用相对少的剖分单元就可以得到较高精度的模拟结果。通过改变有限子域内部比例中心的位置,使这种方法可以应用到多种形式浮体在波浪作用下的水动力特性的计算中。同时还给出了各种形式浮体的波浪力及反射、透射系数的数值结果,并与边界元方法(BEM)计算结果和特征函数展开方法得到解析解进行了比较,均吻合良好。研究表明比例边界有限元不仅可以计算矩形的浮体结构,而且对于多种结构形式的浮体都可以计算,这为多种结构形式浮体的水动力分析提供了一个可行的方法。     

一种波浪能实验装置水动力学分析与优化设计

将造波水槽内二维浮体牵引弹簧回复液压缸的受力系统简化为弹簧—质量—阻尼器系统,建立数学模型,并根据牛顿第二定律得到运动方程式。采用基于简单格林函数的边界元方法对所研究浮体的水动力学系数和波浪力进行计算,对于施加给液压系统的不同外部阻尼值,由运动方程可得到相应的浮体垂荡运动位移。为求浮体对液压系统做功的最大值,在给定条件下着重对外部阻尼系数进行了优化。     

近距离靠泊条件下钻井支持平台与生产平台相对运动研究

为了探究钻井支持平台及生产平台组成的复杂多浮体耦合系统在近距离靠泊状态下的相对运动情况,基于多浮体三维势流理论及时域耦合分析方法,计算了半潜式钻井支持平台和张力腿(TLP)生产平台耦合系统在三种不同环境方向,即迎浪、斜浪、横浪下两平台的相对运动和平台间连接栈桥的运动响应,为平台运动分析和栈桥设计提供指导。并将计算结果与水池模型试验结果进行对比,验证了数值方法的可靠性。为进一步了解多浮体间耦合水动力的影响,计算了该近距离靠泊系统在不考虑浮体间水动力相互干扰下的运动响应。研究表明除在横浪作用外,其他环境条件下的多浮体水动力干扰作用明显,对浮体运动响应的影响不可忽略,且有效波高在小范围内变化时,平台间的相对运动幅值基本与其呈线性关系。     

腐蚀影响下半潜平台浮体时变极限强度

主要探讨了半潜钻井平台浮体结构由于受到海洋环境腐蚀作用后的时变极限强度问题。首先,总结各种关于腐蚀损伤的平均厚度缩减模型,选择较能反映实际腐蚀过程的数学模型来估量浮体的钢板厚度缩减。在此基础上进行一系列极限强度计算,根据计算结果给出浮体极限强度预报公式。最后研究不同纵向构件板厚折减对极限强度的影响,发现浮体角隅板的单位体积影响率最高,而占结构比例大的构件厚度折减也将使得强度大大削弱,这两类纵向构件需要予以重点腐蚀保护。     

混合模块大型浮式结构系统耦合动力响应分析

针对具有天然岛礁庇护或人工庇护的温和海洋环境,提出了一种混合模块大型浮式结构系统,即水动力性能更优的半潜式模块作为内侧主模块,消波效果更优的箱式模块作为外侧浮式防波模块和波浪能发电模块.波浪能装置利用外侧箱式模块与内侧半潜式模块的相对纵摇运动进行发电.考虑模块间多体水动力耦合效应和连接器机械耦合效应,基于ANSYS-AQWA程序重点研究了典型海况下混合5模块串联浮式结构系统的动力响应特征.结果表明,外侧箱式模块和波浪能发电装置能有效减弱内侧半潜式主模块运动响应、连接器动力响应和系泊缆绳张力,并且提供一定的能源供给.所得研究成果可为模块化超大型浮式结构系统的防波—发电集成系统设计提供参考.     

箱式超大型浮体的水弹性模型试验

近年来，超大型浮体VLFS(Very Large Floating Structure)越来越受到人们的关注和重视。VLFS可以用作开发海洋资源的平台和海上军事基地等，具有很高的经济和军事价值。以海上机场VLFS为研究对象和试验模拟原型，进行了箱式VLFS在波浪作用下的水弹性模型试验，研究了波浪的浪向、周期和水深对VLFS水弹性性能的影响。     

实时传输潜标系统

实时传输潜标是集多学科的海洋调查测量高新技术设备,能长期、隐蔽地对海洋动力参数和环境要素进行实时立体综合监测。实时传输潜标系统由流线型主浮体系统、多套水面卫星通信浮标系统、锚泊系留回收系统、控制中心及岸站接收系统等组成,最大     

自升式连体潜标测量系统的设计与实施

针对有缆潜标系统测量质量不稳定,缆绳阻力大、浮球浮力不足,测量系统难以绷紧,导致潜标摇摆、缆绳倾斜,受海洋环境的其他外力作用,影响采集资料的质量等问题,设计了自升式连体潜标测量系统。该系统最大特点是把各种仪器设备与释放器搭载组合到同一平行面的潜标内,把仪器设备、释放器与浮体材料合成为单位体积最小的潜标测量平台。该系统还有体积小、质量轻、造价低、操作简便等特点,适用于水深1 200 m内的海区,采用座底方式进行测量。系统通过释放装置脱钩,脱钩后连体潜标可自行升浮到海面,并具有隐蔽性好不易被破坏的优点。经过近1 a的试验,已多次在南海水深400 m多的海区顺利完成了海上投放与回收试验,试验结果良好。