波浪作用下平台吊放遥控水下机器人系统共振响应研究

针对平台吊放遥控水下机器人(Remotely operated underwater vehicle, ROV)过程中产生的复杂的共振现象会激发ROV剧烈的摆动和纵荡响应,从而影响下放安全的问题,本文基于Orcaflex软件建立了平台-吊缆-ROV耦合运动系统的数值仿真模型,采用时域分析方法,研究波浪作用下平台吊放ROV过程的空中下放阶段和水中下放阶段的共振响应特性。结果表明:空中下放阶段,单摆共振周期公式可以估算吊缆-ROV系统摆动周期,系统共振周期随缆长增加而不断增大;由于吊缆-ROV系统会同平台发生纵摇的谐振,下放过程中出现共振摆动和纵荡响应尤为剧烈的阶段。水中下放阶段,本文对单摆公式进行了修正,系统摆动周期估算误差低于4%;海水阻尼使系统共振摆角随缆长增加而减小,共振摆动得到明显抑制;流荷载导致吊缆-ROV系统共振周期的增大,且流速越大,共振周期增加越明显。在常见海况下放ROV时,下放过程存在共振区,可通过选择合适的下放速度以减小下放过程中的共振效应。

不同浪向下大型回转式起重船回转起吊作业过程的动力学分析

随着海洋开发从浅水走向深水,各种特种船舶在海洋工程建设中发挥的作用日益重要。起重船是海洋工程建设的重要工程船舶,是海洋开发的必备工具。为了更好的开发利用海洋资源,有必要进行相关设备的研究。参考某回转式起重船的具体参数,结合该船工作时的具体过程,利用大型水动力分析软件OrcaFlex建立了该起重船回转起吊作业状态下的动力学分析简化模型。通过调节不同海况下的浪向,实现了对大型回转式起重船回转起吊作业过程的的动力学分析,得到了吊物就位时不同浪向下的与接收船甲板的碰撞力、吊缆张力等,对比并分析了不同浪向时吊缆的张力变化,确定了吊物的最小碰撞力和吊缆的张力大小及波浪方向,结合计算结果,给出了大型回转式起重船回转起吊作业的优化设计方案。

锚碇沉管系统平台沉放的水动力特性试验研究

为了研究平台沉放条件下沉管管段的运动响应特性,开展了规则波作用下锚碇沉管沉放的模型试验。采用双目视觉非接触式运动姿态测量系统测管段模型的运动响应,分析了不同布缆方式以及不同特性锚碇缆作用下的管段运动幅值变化情况。结果表明:锚碇沉管的锚碇缆对沉管管段的运动起到了一定的约束作用,减小了管段的横荡和横摇运动位移;采用八字形和十字形的布缆方式对管段运动的约束效果较好,平行布缆方式下的管段运动幅值较大;在一定范围内,锚碇沉管的锚碇缆长度越小,对管段的约束效果越明显。

动力学效应对沉船翻转作业吊缆安全性的影响

为了研究动力学效应对沉船翻转作业安全性的影响,将吊缆张力作为翻转作业安全性评估指标,假设船体翻转作业时起重臂吊点固定不动,研究区域水底为刚性底,不计上层建筑影响和建立沉船翻转准静态模型时只考虑回复力与外载荷,分别以船体质量、吊缆刚度、收缆速度与波浪载荷为变量,应用时域分析方法,计算了考虑动力学效应的吊缆张力,基于最大吊缆张力分析了沉船质量、吊缆刚度、收缆速度与波浪载荷对翻转作业中吊缆张力的影响,评估了沉船整船翻转作业的安全性。计算结果表明:在沉船船体翻转作业中,吊缆张力最大值将随沉船质量、吊缆刚度与收缆速度增大而增大,且吊缆张力最大值与收缆速度呈线性关系,与船体质量呈近似线性关系,与吊缆刚度呈非线性关系;当收缆速度由0.001m·s^(-1)增加至0.020m·s^(-1)时,吊缆张力最大值较初始值增量增大了约22倍,可见,在沉船翻转作业中,不可忽略动力学效应对作业安全性的影响。

大吨位沉船双船抬吊深水打捞试验研究

基于“世越号”沉船双船抬吊整体打捞方案,对300m水深大吨位沉船整体打捞进行试验研究。选取打捞过程中“沉船刚离底”、“沉船离底150 m”和“沉船部分出水”3个典型状态,开展水池模型试验研究,获得了水面抬浮驳船及沉船运动、提升吊缆张力等关键动力响应,验证了方案的可行性。结果表明:沉船所处位置会显著影响抬浮驳船的横摇固有周期,当沉船由提升离底到部分出水,抬浮驳船横摇周期逐渐减小至与沉船一致;沉船在水下时,单侧受力的抬浮驳船即使在艏迎浪时也存在显著的横摇RAO峰值;沉船出水后,沉船与双抬浮驳船形成并靠布置的三浮体系统,艏迎浪时驳船的横摇RAO峰值显著减小,横浪时驳船横摇和垂荡运动存在显著的遮蔽效应;打捞过程中提升吊缆张力的极值在艏迎浪和斜浪时出现在船首或船尾,船中部位较小,而横浪时分布均匀且较小。