水流中船舶单双锚泊偏荡运动响应研究

为研究不同形式锚泊船在流中偏荡运动响应特性及规律,给出了比较全面的船舶锚泊操纵运动数学模型及数值求解方案。采用数值仿真研究方法,对单锚泊和双锚泊(八字锚、一字锚等)多种锚泊形式展开了详尽的计算分析。将船舶和锚链分别建模,锚泊船采用MMG操纵运动方程,并计入低速时水动力影响;对于水下锚链,为准确地计入三维情况下其和海底之间的各种作用力,采用最基本的集中质量法来描述其运动;而后通过边界条件将船-链耦合成为一个整体。最后通过仿真计算研究了各种形式锚泊船在流中的偏荡运动,以此为基础对单、双锚泊之间的运动特性进行了对比研究;并分析了诸多因素(如微速倒车)对其运动的影响,通过总结给出了规律性结论。     

深水半潜式钻井平台动力定位实时交互仿真系统

为了模拟深水半潜式钻井平台在复杂海况下的动态响应,对动力定位平台的低频运动与环境载荷进行了数学建模.根据深水钻井平台海上作业的安全等级要求,设计并搭建了DP-3级动力定位实时交互式仿真系统,该交互系统主要包括DP-3级动力定位控制系统与视景仿真系统.给出了DP-3级动力定位控制系统的体系结构.详细阐述了视景仿真系统与D...     

驻留型UUV锚泊系统运动建模与分析

针对驻留型水下航行器(UUV)锚泊系统对水流作用的运动响应问题,依据欧拉-伯努利梁理论,建立了包括弯矩作用在内的锚链三维运动模型,并使用四元数代替欧拉角来描述锚链姿态,以消除某些特殊情况下因锚链姿态大幅度变动或个别欧拉角不确定性导致的运动方程奇异现象,然后通过适当的边界条件,将UUV、锚链和锚块的运动控制方程耦合起来,采用有限差分方法对系统耦合运动模型进行数值离散处理通过牛顿-拉夫逊方法迭代求解整个锚泊系统的运动响应。使用Hopland拖曳试验数据对模型进行实例对比验证。结果表明:这种建模方法可以取得良好的准确性与计算效率,在此基础上模拟仿真得到了周期变动水流作用下的UUV位置及姿态的响应情况为锚泊系统的正常工作提供理论依据。     

深水钻井套管柱与海底浅部软土耦合作用研究现状

深水钻井作业过程中,钻井平台、隔水管、水下防喷器组和套管柱是一个整体,钻井隔水管在海洋环境载荷的作用下产生复杂的非线性运动,其底部动态作用力传递到处于海底浅部软土中的套管柱上,使套管柱与其周围的软土之间产生动力相互作用.在该作用力较大时将导致水下井口或套管柱失稳,严重时将使隔水管断裂,致使钻井作业中断,带来巨大的经济损失.因此对目前深水钻井水下井口及套管柱的稳定性分析、套管柱与其周围浅部软土间耦合作用等方面的研究现状进行了综述.     

考虑输入饱和的锚泊辅助动力定位滑模控制

为了实现深海恶劣海况浮式生产储油卸油船的安全作业,本文设计一种考虑系泊缆线安全及推进器使用限制的抗饱和鲁棒动力定位控制器,与锚泊系统协同实现浮式生产储油卸油船定位的安全和精度要求。引入结构可靠性因子表征缆线安全,提出了一种基于结构可靠性因子的锚泊辅助动力定位滑模控制器,并分别采用双曲正切函数逼近饱和情况和设计饱和补偿辅助系统2种抗饱和策略改进控制器,以消除执行器输入饱和对控制效果的影响,在极短时间内使锚泊辅助动力定位系统达到安全作业的要求。实验结果表明:设计的2种抗饱和控制器都能够在恶劣海况下实现定位的安全和精度要求,且饱和补偿辅助系统的性能要优于双曲正切函数逼近饱和系统。     

最小二乘法在有挡与无挡锚链环强度设计中的应用

采用最小二乘法和曲梁理论在直拉伸这种最危险受力情况下,给出任意规格尺寸有挡与无挡锚链的最大应力简易计算公式,在实际使用中是非常方便的,大大提高了锚链的设计精度.以A2级φ28有挡锚链为例进行了验证     

张紧式锚泊系统松弛-张紧过程冲击张力分析

张紧式锚泊系统在随浮体运动过程中可能会出现松弛-张紧状态的交替转化,导致锚泊线内动张力幅值显著提升。基于锚泊线动力有限元分析模型,通过对锚泊线顶端施加一系列不同幅值与频率的正弦激励,对松弛-张紧过程中的张力变化规律进行总结和比较。结果表明：顶端激励达到特定的幅值与频率时锚泊线会发生松弛-张紧现象,其动张力最小值接近零,最大值可达到预张力的若干倍;频谱分析显示其频率成分中出现除激励频率外的倍频和高频成分。该研究结果对进一步探究冲击张力的产生机理及锚泊系统的设计具有参考意义。     

中海油自主研发成功深水测试模块化系统

<正>我国第二大深水钻井平台"南海九号"利用中国海洋石油有限公司湛江分公司等单位联合自主研发的深水测试模块化系统,成功对千米水深井——陵水25-1-1进行了测试作业。该深水测试模块化系统由缓冲罐、分离器、加热器等五大模块组成,能够满足大产量测试放喷、水合物防治与监测、测试流程应急关断等方面的测试需求。与常规深水测试地面流程相比,该深水测试模块化系统可大幅缩短测试作业现场准备周期,降低     

竖直井底部钻具动力学特性的有限元分析

在石油钻井过程中,钻柱的运动过程非常复杂,不仅存在纵向、横向、扭转振动,而且还与井壁发生随机接触碰撞和摩擦.充分考虑钻柱与井壁以及钻头与岩石的随机碰撞作用,建立了竖直井底部钻具系统(BHA)非线性动力学有限元模型,研究了工作过程中的BHA系统的纵向、横向和扭转振动,分析了钻柱在受到井壁约束下的瞬态动力响应特性,探讨了B...     

中集来福士启动BT5000中深水半潜钻井平台项目

为满足当前海工行业对经济、高效、安全的装备的需求,烟台中集来福士海洋工程有限公司联合中国国际海运集装箱（集团）股份有限公司所属BTAB海工设计公司设计了中深水型半潜式钻井平台——BT5000,并已与意向船东达成协议,启动了BT5000中深水型半潜式钻井平台的设计、建造工作。BT5000中深水型半潜式钻井平台专门针对英国北海大陆架地形而设计,装备有最新设计的钻井系统,最大工作水深可达1500m,最大钻井深度为9144m,服务温度为．10℃;     

串联式竖向双锚板抗拔性能数值分析

锚定板支挡结构是一种适用于填方边坡支挡的轻型支挡结构。为提高锚定板锚固系统的抗拔承载力，提出了串联式锚定板锚固系统。基于FLAC3D有限差分软件，建立了串联式竖向矩形双锚板与土相互作用的有限差分模型。探讨了前后锚板间距、锚板埋深、土体黏聚力及内摩擦角对锚固系统抗拔性能的影响。研究结果表明：为避免前后锚定板相互影响而降低锚固系统的承载能力，前后锚板的间距不得小于3倍锚板边长；当锚板埋深小于5倍锚板边长时，锚固系统的破坏模式为非对称破坏模式，呈现出浅埋锚板破坏特征；锚板埋设深度大于5倍锚板边长时，锚固系统的破坏模式为对称破坏模式，表现为深埋锚板破坏特性。提高锚定板周围土体的内摩擦角是提高锚固系统抗拔能力的有效途径。     

Effect of a preload force on anchor system frequency

The interrelationship between preload forces and natural frequencies of anchors was obtained from the structure of an anchor and its mechanical characteristics. We established a numerical model for the dynamic analysis of a bolt support system taking into consideration the working surroundings of the anchor. The natural frequency distribution of the system under various preload forces of the anchor was analyzed with ANSYS. Our results show that each order of the system frequency varied with an increase in preload forces. A single order frequency decreased with an increase in the preload force. A preload force affected low-order frequencies more than high-order frequencies. We obtained a functional relationship by fitting preload forces and fundamental frequencies, which was in agreement with our theoretical considerations. This study provides theoretical support for the detection of preload forces.     

超声波钻谐振控制算法设计及试验验证

为解决小天体表面引力小及温差变化大难以实现锚固的问题,提出以超声波钻作为锚固工具并采用模糊控制和恒流控制相结合的策略,实现了低钻压力和高低温环境条件下的超声波钻钻进锚固。压电驱动的超声波钻将高频电能转化为高频机械振动,驱动钻具高频破碎岩石,具有极低钻压力的显著优势,尤其适用于弱引力小天体的钻进锚固作业。针对超声波钻的驱动,对超声波钻的谐振控制算法进行研究。首先,建立超声波钻换能器的等效电路模型,在等效模型基础上研究换能器的阻抗特性、负载特性、温度特性和滞后特性。其次,根据超声波钻的工作特性研究谐振频率识别算法、谐振频率跟踪算法和恒电流控制算法,针对谐振频率跟踪算法研究了基于递归最小二乘估计的频率跟踪算法和基于模糊控制的频率跟踪算法,并对实际控制效果进行对比分析。最后,进行常温常压和高低温环境下钻进试验,试验结果表明,在不同温度环境和不同的钻进对象条件下,所设计的谐振控制算法能够实现对超声波钻的稳定驱动。研究结果表明,所提出的模糊控制和恒流控制能够有效的在低钻压力以及不同温度下实现有效钻进。     

水面漂浮式光伏电站的适用性及设计要点

对比分析了多种水面漂浮式光伏电站的浮体结构形式优缺点，阐明了水面漂浮式光伏电站的技术特点与发展方向，并针对漂浮式光伏电站锚固系统所面临的水位变动及锚缆拉力不均等问题提出了应对的锚固系统方案，推导了锚固力及配重块或浮球体积的计算方法。最后，还对漂浮式光伏电站的电气系统设计与安装给出了建议。     

Synergistic effect of a new wedge-bond-type anchor for CFRP tendons

In order to improve the anchoring force of anchors for carbon fiber reinforced polymer(CFRP) tendons further, a new wedge-bond-type anchor for CFRP tendons was developed. The increment in anchoring force induced by the clamping segment of anchor was studied. Taking the deformation of all parts in clamping segment in the transverse direction into consideration, the calculation formula for the increment of anchoring force was proposed based on the linear elastic hypotheses. The proposed model is verified by experiments and conclusions are drawn that the anchoring force is influenced mainly by the inclination angle of clamping pieces, the length of clamping part and the thickness of bonding medium. Especially, the thickness of bonding medium should be lowered in design to improve the synergistic effect of anchors.     

基于薄板和伯努利-欧拉梁理论的六维力传感器动态特性分析

摘耍：六维力传感器可以测量三维空间内3个方向上的力和力矩信息,在机器人感知和控制方面起着极其重要的作用．传感器的动态特性包括时域领域特性和频域领域特性．其中,固有频率和模态振型特征是传感器频率领域动态特性的重要参数．文章基于弹性力学中薄板和伯努利一欧拉梁理论建立传感器各模块动态数学模型,分析出各方向一阶固有频率和主振型,为传感器动态特性领域深入研究提供理论参考．关键词：六维力传感器;动态特性;薄板;伯努利一欧拉梁;固有频率中图分类号：TH39文献标识码：A     

锁脚锚杆和系统锚杆对软弱围岩隧道安全性影响研究

针对软弱围岩隧道开挖过程中,出现变形过大的问题,施工现场往往采用锁脚锚杆和系统锚杆的支护措施.通过数值模拟的方法,对比分析锁脚锚杆和系统锚杆对支护结构的变形和内力的影响,得到如下结论：锁脚锚杆在隧道整体下沉方面,作用更为明显;系统锚杆对隧道的水平收敛效果更好;添加系统锚杆相对于锁脚锚杆对隧道整体的安全性提高更大.综合考虑软弱围岩拱顶沉降大和水平收敛大的现状,施工过程中,应该综合使用系统锚杆和锁脚锚杆,以保证隧道的安全施工.     

锚拉抗滑桩有限杆单元计算及最优锚拉力研究

针对工程滑坡中岩土性质的具体情况,假定地基系数满足线性增长规律,考虑桩身自重的影响,得出斜向锚索荷载、滑坡推力以及锚固段抗力共同作用下的抗滑桩计算分析的有限杆单元分析计算方法。结合具体实例,对上述方法进行了验证,同时探讨了在无预应力锚索和不同锚索力作用下抗滑桩的受力特性。分析结果表明,预应力锚索的使用对抗滑桩的受力状况有较大的改善,并且施加于锚索上的预应力为0.3倍剩余下滑力时,抗滑桩的受力最合理。     

油井钻压LCD显示器的控制

油田钻井过程中，钻压、扭矩等是司钻人员必须掌握的重要参数。本文介绍一种如何用微机对钻压实现测量的系统。该系统解决了传统的机械式钻压显示中动态钻压的实时显示问题，从而能更精确地表示钻压的实际工况。     

桩锚支护中锚杆内力分布的现场试验

本文以邯郸某桩锚支护中锚杆的实测应变值为基础,推导锚杆轴力分布及侧摩阻力分布规律。研究表明:锚杆的轴力沿锚固段递减,在自由段存在最大值且变化幅度小,随时间的推移而增加;锚杆的侧摩阻力在锚固段递增,在自由段值很小且基本不变,整体呈不均匀分布,且随着灌浆所形成的水泥土强度和基坑变形的增加而增加。