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原文传递系船浮筒设计与动力响应分析

论文题名：	系船浮筒设计与动力响应分析
关键词：	系泊浮筒;纵荡运动;恢复刚度;突变运动;冲击张力
摘要：	系船浮筒作为系泊系统的一种，在近海油气开发工程中广泛应用于海上作业船舶的系泊。此种系泊系统承受风、浪、流的作用及系泊船舶的作用力，运动特性十分复杂。因此，针对海洋环境中系泊船只的系泊要求，设计出既安全又经济的系船浮简系泊系统，以及分析风浪中浮筒的动力响应行为，对于保证系船的安全意义重大。本文首先针对在蓬莱海域作业的10000HP拖轮进行系船浮筒的方案设计，包括系泊力的计算、锚链参数的选取、浮筒尺寸及布置的确定、沉锤尺寸及安置方式的选择等，设计了直径4.5米、高2.5米的浮筒。推导了锚链与海底夹角不为零情形下的悬链线方程，针对系船浮筒方案设计的结果，计算系船浮筒系统的静刚度，分析锚链重量及长度对系泊系统刚度的影响；依据长波假设及切片理论，计算规则波作用在浮筒上的载荷。对系船浮筒水平运动的强非线性静刚度曲线进行分段多项式拟合，建立了自存海况下浮筒升沉与纵荡的运动微分方程，采用四阶龙格库塔数值方法计算浮筒的运动和锚链张力，分析浮筒运动对锚链的碰撞作用，评估系船浮筒在极值波高作用下的自存能力。计算分析表明，当水深一定时，系船浮筒系统的静刚度由锚链参数决定，锚链长度越长，单位长度重量越大，系泊系统的弹性越好；系船浮筒系统的恢复刚度为强非线性的，浮筒在波流作用下发生强非线性运动；本系泊系统锚链重量较轻，锚链对浮筒升沉运动的恢复刚度影响较小；在风、流作用下的平衡位置周围，浮筒纵荡运动的恢复刚度非对称，因而浮筒的纵荡为非对称运动。此外锚链容易拉直，当波高大于3m时，出现浮筒与锚链的碰撞作用，引起锚链中的张力突变，链中的张力突然增大5～10倍，出现较大的冲击张力，但碰撞张力小于锚链的破断强度，故本文设计的系船浮筒系统强度满足自存要求。
作者：	左建立
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	唐友刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文