搭载辅助动力系统的二级火箭底部热环境分析

针对某二级运载火箭辅助动力系统发动机空间布局复杂、箭体底部部件数量多、底部热环境恶劣的情况,本文采用数值模拟和风洞试验验证相结合的方式开展高空二级运载火箭在辅助动力系统工作状态下箭体底部热环境研究。基于Navier-Stokes组分输运方程、DOM热辐射模型、RNG k-ε模型建立高空含复杂底部部件的二级运载火箭燃气喷流模型。结果表明:二级运载火箭在辅助动力系统工作时,高热流区域主要集中在燃料箱后短壳和辅助动力系统支座,沉底发动机工作时支座热流峰值最大,比其余部件高300%~400%。60 N、300 N发动机同向工作时,除支座和后短壳外的底部部件的热流达到峰值,比其余工况增长300%~600%。随着飞行高度和速度的增加,各部件热流均呈现下降趋势,但下降幅度较小。本文计算结果对二级运载火箭底部热防护设计有重要的工程指导意义。

浮式碎石基础整平清淤船的总体设计

碎石基础整平清淤是海底沉管施工重要的作业流程。文章分析了国内外基础整平装置的优缺点。对我国研制的世界首艘船架分离式浮式整平清淤船的船型选择、总布置、作业方式、稳性及耐波性等总体设计要点进行详细论述,总结了适用大水深、高流速水域、适应超宽管节的浮式整平清淤船的设计要点,为此类船型的研发设计提供参考。

海洋工程大变形柔性结构非线性力学分析模型

为精确考虑海洋工程柔性结构物的大变形几何非线性问题,本文基于绝对节点坐标法(ANCF)、连续介质力学及有限元法的相关理论,建立了适用于大变形柔性构件的精确力学分析模型。通过在总体坐标下用斜率坐标代替传统的转角坐标,建立当前构形与参考构形下的参量映射关系,提出了以当前构形描述微元非线性几何关系的方法;由能量变分原理推导建立绝对节点坐标法梁单元的刚度矩阵、质量矩阵及外载荷矩阵,利用有限元法进行单元组装,形成静力和动力的平衡方程。利用FORTRAN语言编写计算程序,选取具有解析解的梁模型进行静力与动力程序验证,最后以缓波形钢悬链立管为例进行静力与动力计算,分析对比了立管的静态与动态特性。结果表明:本文绝对节点坐标法模型可以模拟出缓波形钢悬链立管的构型、张力及弯矩等基本特征,并且能够保持很好的精度。

海缆船定位系统设计

随着风力发电技术日趋成熟,我国沿海风电场的装机容量和规模也越来越大。近年来,作为风电场建设配套作业的海缆船越来越受到业界关注。为了满足海缆埋设和维修接续作业的需要,现代海缆船普遍都配置了定位系统。本文以某5000 t海缆船为例,通过对高流速海况条件下的环境力计算分析,以及沿设定路由布缆和定点维修接续作业的特殊要求,介绍了该船配置的8点锚泊定位系统、动力定位DP-1系统,以及牵引绞车系统的设计。通过计算在不同海况条件下的几种定位系统的定位能力,了解海缆船的定位系统应根据不同作业需求以及海况条件,综合考虑造价预算、工程周期等,选择合理可行的形式。与常规远洋海缆船不同,通过采用横向布缆作业形式,可以有效降低定位系统配置。甲板上配置的柴油机直接驱动悬挂式全回转舵桨的动力定位方案,为海洋工程作业船增加动力定位系统的改造提供新的解决方案。

大型海缆船技术发展现状及趋势

海缆船的电缆装载能力是海底电缆工程的关键指标,其铺缆装备的能力和效率也成为制约海缆船作业效率的重要因素。文中首先介绍了海缆船的主要应用方向,分析了国内外海缆船的技术现状。通过研究国外大型海缆船的技术现状,归纳了大型海缆船在船型及主尺度、作业方式和主要性能的技术特点;然后推出了两型分别用于近海和远海航区的5 000吨级海缆船设计方案,研究了两型船主要技术参数、作业系统及能力;最后对未来大型海缆船的发展进行展望,初步探讨了大型海缆船的四个发展方向。

海洋工程船U型减摇水舱设计

采用经验公式及设计经验相结合的方式研究U型减摇水舱在初期阶段设计的过程。首先对U型减摇水舱的工作机理、减摇水舱参数、固有周期进行分析,研究U型被动可控式减摇水舱的特点,然后对其适用船型、布置位置、设计约束条件、效果评价等方面进行研究,提出一种对被动可控式减摇水舱的设计流程,最后举例设计并验证目标船舶的减摇水舱设计。

自由度开放条件下船舶纵倾优化数值研究

以KCS船型为研究对象,基于STAR-CCM+软件进行数值模拟计算,运用控制变量法对船舶在开放自由度条件下分别进行了平浮状态以及变纵倾状态的阻力预报。通过对相同航速、不同纵倾所对应的船舶阻力进行预报,绘制出纵倾-阻力曲线,得出在开放自由度条件下船舶以设计航速运行时,艉倾0.1°为最佳纵倾,节能效果达到0.34%。

大型半潜船球首设计及阻力性能对比分析

为了掌握10万吨级半潜船的船型自主研发技术,文章设计了2种大型半潜船的船型,采用了直立型和短球首型两种不同的球艏,通过其船模静水阻力试验的方式对两型船进行对比,推出阻力性能较优的短球鼻首型式。另外通过对两型船的阻力试验结果进行对比,检验船尾伴流场,为10万吨级半潜船的船舶球鼻首设计提供参考。

缓波形钢悬链立管时域动力与疲劳分析

为研究缓波形钢悬链立管相对于简单钢悬链立管在运动、强度及疲劳等性能方面的变化,并充分考虑与其强度及疲劳特性有关的影响因素,以进一步提升其工作的安全性,基于悬链线法和集中质量法对缓波形钢悬链立管进行静力、动力分析,利用S-N曲线法对其进行疲劳分析,将缓波形钢悬链立管动态运动计算结果、强度及疲劳特性与简单钢悬链立管进行对比,探讨总结了不同立管设计参数对其运动特性的影响规律。

双月池对某援潜救生船运动性能及波面升高的影响

介绍某援潜救生船配设双月池的船型特点,规划双月池和不带月池2种方案来评估双月池开口对援潜救生船船体运动性能的影响。采用三维势流理论对2个方案的运动性能进行计算,得到船体运动响应函数,对船舶运动性能进行短期预报,研究总结双月池效应对援潜救生船运动的影响规律。对比双月池内水面和舷外波面升高的情况,比较两个位置处波面升高的差异性,总结双月池波面升高对潜水钟收放的影响。

半潜式生产平台整体设计与方案优化

对一型深水半潜式生产平台的设计开发过程进行介绍,重点关注主尺度变化对平台整体运动性能的影响。采用优化分析和试验设计方法对不同输入参数与输出变量进行相关性分析,得到影响平台性能的关键参数,对半潜式钻井平台主尺度进行优化,使其运动性能提升37.6%。关注结构构件布置变化对结构设计重量的影响,以减重为目标进行结构设计优化,使下浮体结构设计重量降低8%。相关分析方法和结论可供海洋工程设计人员参考。