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铺管船锚泊移位系统的分析及应用

作　者: 王铭铭
导　师: 冯刚
学　校: 大连理工大学
专　业: 工业工程
关键词: 锚泊移位系统 悬链线 超越方程 牛顿迭代法 集中质量法
分类号: U674.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


铺管船主要是从事海洋管道铺设的工程船舶。其锚泊系统一方面具有同其他船舶锚泊系统的共性:非自航时限制船体运动;但另一方面又有不同于其他船舶锚泊系统的特性:锚泊移位-铺管船为保证施工顺利进行,而限制船体低速平稳行驶,所以要通过控制移位绞车收放锚绳来实现船体运动。由于外部环境因素及本身锚泊移位系统对铺管船施工作业有很大影响,因此对铺管船锚泊移位系统进行分析是非常有必要的。铺管船锚泊系统是一个多锚共同作用的复杂系统。因为锚索不同于刚性梁,不适用线性理论进行分析和计算,所以本文在静力条件下应用悬链线理论分析了锚索的单链特性。在此基础上考虑各锚索之间互相制约、互相耦合作用,研究多链锚泊系统发生已知位移后所受的未知外力情况。并对不同锚泊数目对船舶稳定性的影响进行讨论。随着水深的增加,锚索受动力因素影响趋于明显,故本文就水流力对单链产生的动力响应进行研究。并分析水流力作用后锚索伸长对船体实际位置造成的影响。波浪条件下,船体会产生六个自由度运动分量,本文就它们对链端水平张力的影响进行了探讨。铺管船根据施工要求会频繁的移位定位。如用人工手动控制费时费力,因此需要使锚泊系统实现自动控制。在此前提下,本文对施工时的锚泊系统进行建模,推导出铺管船施工和纠偏时的收放绳量公式。文中对需要编程的内容给出了计算程序框图,并结合实例得出可信的结果。最后对今后锚泊移位系统的发展方向加以展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 引言  8-9
  1.2 铺管船简介  9-12
    1.2.1 国内铺管船概况  9
    1.2.2 国外铺管船概况  9-12
  1.3 锚泊系统研究状况  12-14
    1.3.1 国外研究状况  12-13
    1.3.2 国内研究状况  13-14
  1.4 论文主要工作概述  14-15
2 锚泊移位系统  15-18
  2.1 锚  15-16
  2.2 锚泊线  16-17
  2.3 移位绞车  17
  2.4 本章小结  17-18
3 悬链线及迭代法基础  18-25
  3.1 悬链线方程  18-21
  3.2 迭代法  21-23
  3.3 本章小结  23-25
4 锚泊移位系统静力分析  25-41
  4.1 对称汇交多锚系统计算方法  25-34
    4.1.1 基于悬链线公式建立方程  25-26
    4.1.2 汇交系统移动后几何关系  26-27
    4.1.3 计算实现过程及方法可行性  27-28
    4.1.4 计算实例及对比  28-29
    4.1.5 其他情况  29-30
    4.1.6 布锚数量和角度的影响  30-31
    4.1.7 不同布锚数对比  31-32
    4.1.8 调整对称布锚的形式  32-33
    4.1.9 结论  33-34
  4.2 锚泊移位非汇交系统  34-40
    4.2.1 非对称汇交多锚系统计算方法  34-35
    4.2.2 刚度系数求法  35-37
    4.2.3 程序求解步骤、方法可行性及算例  37-40
  4.3 本章小结  40-41
5 锚泊移位系统动力分析  41-57
  5.1 集中质量法动力分析  41-46
    5.1.1 基本方程建立  41-42
    5.1.2 微分方程求解  42-43
    5.1.3 计算过程及算例  43-46
  5.2 水流力对多锚移位系统的影响  46-48
  5.3 船舶运动对铺管船缆绳链端水平张力的影响  48-56
    5.3.1 横移与纵移对拉力的影响  49
    5.3.2 升沉对缆绳拉力影响  49-50
    5.3.3 横摇对缆力的影响  50-51
    5.3.4 纵摇对缆力的影响  51
    5.3.5 回转对缆力的影响  51-52
    5.3.6 计算实例  52-53
    5.3.7 收缆极限情况船体运动对缆力的影响  53-56
  5.4 本章小结  56-57
6 移位系统研究  57-65
  6.1 移位控制的实现  57-58
  6.2 纠偏控制实现  58-64
    6.2.1 纠偏公式推导  58-63
    6.2.2 程序流程图及实例  63-64
  6.3 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-69
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  69-70
致谢  70-71

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 各种船舶 > 工程船 > 布设船
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