海洋浮标及天线杆动力分析及结构优化

海洋浮标及天线杆动力分析及结构优化

论文摘要

21世纪是人类对海洋进行开发和利用的新世纪。我国有18000多千米的大陆岸线。根据我国已批准的《联合国海洋法公约》,我国拥有近300万平方千米可能管辖的海域,相当于我国陆地面积的三分之一。这块蓝色的国土将是海洋矿产、化学、能源、生物、空间资源开发利用的战场。近几十年,改革开放给沿海地区的经济建设带来迅速发展,从港口建设到海岸带开发,从海滨滩涂利用到海洋油气开发,无不利用浮标(包括潜标)等监测设备测量的环境资料作为工程设计的科学依据。国内海洋界进口了相当一批小型浮标和测流等设备投入了几十个沿海工程开发点的服务工作。因此大力发展我国自身的用于海洋资源开发和海洋经济建设的浮标系统是跨入海洋世纪的当务之急。浮标体是浮标系统的基础。浮标体的设计除了以浮标布放海区的极限环境条件为依据,满足我国“海船稳定性规范”无限航区要求外,还要求浮标体具有良好的随波性,浮标体的自摇周期要避开浮标布放海区常见波浪周期以避免可能引起的共振。同时,拖放、拖航、布放、回收、维修要方便。因此有必要对浮标体的动力性能进行分析。作为以后对浮标体的设计、改型、锚碇及动力特性分析的参考。本文运用波浪理论对10米圆盘形浮标在自由状态和约束状态的横摇、升沉运动进行了响应分析,推导出了响应方程。在动态模拟进行天线杆的强度校核时,将浮标的响应方程作为加载条件。从静力及动态两方面对天线杆进行了强度校核。对浮标的锚系的力学计算方法、链型计算、漂移量及锚链力等作了较为详细了描述。从天线杆的受力特性角度对天线杆的结构进行了改进,并从静力及动力两方面对天线杆的强度进行了校核,验证了结构的合理性。为以后海洋平台具有一定高度的立杆结构提供设计方法及技术支撑。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 本文的研究背景
  • 1.2 本文的研究内容
  • 2 浮标动力响应分析
  • 2.1 线性波理论
  • 2.2 自由浮标的运动响应
  • 2.2.1 自由浮标横摇运动方程及其响应
  • 2.2.2 自由浮标升沉运动方程及其响应
  • 2.3 带锚链的浮标运动响应
  • 2.3.1 带锚链的浮标系统横摇运动方程及其响应
  • 2.3.2 带锚链的浮标系统升沉运动方程及其响应
  • 2.4 带锚链浮标运动响应的计算方法
  • 2.4.1 浮标环境静态载荷的确定
  • 2.4.2 浮标锚链的计算
  • 2.4.3 浮标几何参量的确定
  • G及浮体对水线的转动惯量I的计算'>2.4.4 带锚链浮标重心离水面的高度ZG及浮体对水线的转动惯量I的计算
  • 2.4.5 恢复系数C
  • 2.4.6 由3维势流理论计算得到随频率变化的浮标的附加惯量盯和阻尼系数 2N
  • 2.5 计算结果
  • 2.5.1 10米圆盘浮标几何参数
  • 2.5.2 动态响应计算
  • 2.5.3 浮标动态响应
  • 3 天线杆的受力分析及强度校核
  • 3.1 结构的疲劳
  • 3.1.1 结构疲劳的基本概念
  • 3.1.2 疲劳分析的基本方法及原理
  • 3.1.3 疲劳分析方法优缺点及工程应用
  • 3.2 浮标天线杆的结构
  • 3.2.1 浮标天线杆的原结构
  • 3.2.2 浮标天线杆结构的优化
  • 3.3 强度校核
  • 3.3.1 许用应力的确定
  • 3.3.2 浮标运动参数的计算
  • 3.3.3 拟静力强度校核
  • 3.3.4 动态模拟进行强度校核
  • 3.3.5 两种方法计算结果比较
  • 4 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
  • 相关论文文献

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