三体组合式FLiDAR浮标概念设计及幅频运动特性研究

海上激光雷达测风浮标系统在使用的灵活性、测风能力和成本等方面,相对于海上测风塔具有绝对优势,能够更好地满足海上风剖面测量的发展需求。针对浮动式激光雷达测风浮标(FLiDAR Buoy)系统的研发,提出新型三体组合式激光雷达测风浮标体的概念设计,并研究了其幅频运动特性。考虑测风浮标的稳性、运动响应和设备搭载的要求,对浮标体的结构及技术性能进行概念设计,并对主要搭载设备进行布置;在风浪联合作用下,对浮标体的完整稳性进行计算和分析,依据规则对其稳性衡准数K进行校核;忽略浮标体甲板以上的结构建立水动力模型,采用三维势流理论和Morison公式,计算分析浮标体的幅频运动响应特性,重点研究了浪向、水深和单体间距对浮标体RAOs的影响。结果表明,新型的浮标体设计较为合理,幅频运动性能良好,满足稳性的要求,浪向和单体间距对其RAOs影响较大,水深变化对其影响较小。

三体组合式FLiDAR测风浮标系泊系统的选型

针对新型三体组合式激光雷达测风(THC FLiDAR)浮标系泊系统的设计选型问题,综述了浮标系泊系统典型系泊方式的技术特点,给出以THC FLiDAR浮标单点和三点为代表的2种较为合理的系泊系统选型方案;依据系泊分析和时域耦合的计算方法,在风浪流联合作用下,对浮标体和系泊系统进行3h时域耦合模拟计算,重点对比分析2种系泊方式下浮标整体纵摇、首摇及垂荡运动的响应值和系泊缆的张力大小,并综合考虑经济成本和布放运维的难度。结果表明,基于'钢链-聚酯缆-钢链'的单点系泊方案更宜作为THC FLiDAR浮标的系泊方式。

新型浮式激光雷达测风浮标体选型研究

浮动式激光雷达测风浮标系统可以提供精准的海上风剖面信息,其相对于传统的海上测风塔,无论在整体成本方面还是施工难度方面均具有明显优势,是未来海上测风技术的发展趋势。针对新型浮式激光雷达测风浮标体的结构选型,文章介绍了三种典型的浮式激光雷达测风浮标,并在此基础上初步设计并给出了四种新型浮式激光雷达测风浮标的选型方案;对四种选型浮标做了完整稳性计算和对比分析;应用AQWA程序在频域范围内,计算并对比分析了四种选型浮标的频域响应特性;忽略风和流,仅考虑波浪的作用,对此四种浮标选型方案进行短期预报,并进行了对比分析。结果表明,三体组合式浮标结构形式的综合性能更佳,可以考虑将其作为新型浮式激光雷达测风浮标的结构形式。