水流作用下单体网格式锚碇网箱水动力特性研究

运用刚体运动学原理及集中质量方法,建立了计算浮架、网衣、锚绳及浮子受力和运动的数学模型。利用此数学模型获得了水流作用下重力式网箱在网格式锚碇情况下的锚碇锚绳受力、浮架运动计算结果,并与试验结果进行了比较,二者符合程度较好。在此基础上,计算了在不同设计流速与流向作用情况下,锚绳受力、浮架运动及网衣变形。计算结果表明,在相同工况下,3类锚绳中,锚碇锚绳受力最大,连接锚绳受力次之,网格锚绳受力最小。两种流向相比,相同条件下斜向流作用时,锚碇锚绳、连接锚绳受力大于正向流作用,网格锚绳受力情况相反;浮架中心水平位移表现为斜向流作用大于正向流作用,两种流向作用下浮架中心的竖直位移、浮架倾角及网衣变形相近。     

规则波与不规则波作用下刚架式网箱水动力性能

为深入了解海水养殖，研究网箱在不同波浪作用下的受力运动特性，基于Morison方程，采用海洋工程水动力软件OrcaFlex建立波浪作用下网箱的运动响应数学模型，对其进行水动力性能分析。针对刚架式网箱的实际尺寸参数，在波高H=1.3 m和周期(T=6、7、8 s)条件下，对浮架与网衣连接点的有效张力、网箱容积剩余率和锚绳力进行数值计算。结果表明：在规则波作用下网箱的浮架与网衣连接点受力和锚绳力相对较小；在不规则波作用下变形更严重，剩余容积率较小；在规则波和不规则波作用下，波浪周期的增加将减小浮架与网衣连接点的张力和锚绳力。     

组合式网箱锚绳受力特性研究

设计了5种组合形式的重力式网箱模型,借助物理模型试验的方法,在纯流、纯波及波流联合作用下,测试了各种模型网箱的锚绳受力,并进行正向锚绳、侧向锚绳的受力分析,总结了组合式网箱锚绳受力的特性,在此基础上对实际养殖中采用的网箱组合形式提出了一些合理化建议。     

组合式网箱运动特性研究

根据深海养殖工程中重力式网箱常用的布置形式,设计了三种网箱组合方式,借助物理模型试验方法对浮架在纯波及波流作用下的运动特性进行了试验研究,得出了组合式网箱浮架运动特性及网箱组合形式对浮架运动特性的影响,并与单体网箱浮架运动特性作了比较。     

纯流下带底圈重力式网箱的水动力特性试验研究

对带底圈重力式网箱在纯流作用下的锚绳受力、网箱运动和网衣变形进行了研究,以期为更系统地了解重力式网箱的水动力特性提供依据.     

波浪条件下带底圈重力式网箱动力特性的试验研究

对带底圈重力式网箱在纯波浪作用下的锚绳受力进行了研究,获得了锚绳受力峰值及相位关系的基本规律。给出了这一形式下的锚绳受力经验公式,为网箱设计、选型提供参考。研究成果将有利于更深入地了解重力式网箱的水动力特性。     

不同配重方式和配重大小对重力式网箱受力的影响

针对目前常用的深水重力式网箱,采用1∶20的模型比尺进行模型试验,共设计了八种具有不同配重方式、配重大小的网箱模型,并分别测定了各方案在纯流、纯波和波流组合条件下锚绳的受力。试验结果表明:在大多数试验条件下,对于同一配重方式的网箱,减小配重有利于减小网箱的受力,配重大小对纯流条件下锚绳受力的影响最大,其次是波流组合,最后是纯波情况。配重形式对锚绳力的大小亦产生一定的影响。有无沉降圈不会给网箱锚绳的受力带来多大差别,但是否设置底圈的影响很大,在配重大小相同的情况下,是否设置底圈最大可导致锚绳受力约30%的差异,但随配重的增加,这一差异有减小的趋势。最后从受力的角度对网箱的配重提出了建议,可供网箱的设计和使用作参考。     

“拖拉绳吊装受力的精确计算”一文在应用中的可观效益

发表在《石油工程建设》1987年第3期上的“拖拉绳吊装受力的精确计算”一文,提出采用扒杆吊装塔器时,计算拖拉绳受力的一种新方法。这种计算方法在常规的受力分析及一般计算方法的基础上,考虑到拖拉绳的长度、直径、各拖拉绳的水平投影与主受力线的夹角、拖拉绳的预拉力和扒杆的各项几何参数等因素,按静不定系统对拖拉绳在起重吊装中的受力状况作了精确的分析。从理论上看,该计算方法合理,对正确选片用拖拉绳及锚坑的设计有重要作用。我们在天津炼油厂常减压装置改造工程的新减压塔吊装中采用了这种计算方法。实践表明,这种计算方法符合实际情况,且安全可靠,值得在塔器吊装受力计算中推中推广应用。本人曾专程赴长岭炼油厂与该文作者陈建军同志就减压塔吊装计算中某些具体问题作了     

Establishment and Development of Bolt Net Support System of Coal Mine Roadway in Mining Area of Northern Anhui

近几年,在我国煤矿支护中,煤巷锚网支护取得了大面积推广应用,该技术比传统的架棚支护有着很多优点,节约了大量的人财物,减轻了职工的劳动强度,大大提高了劳动生产率。煤巷锚网支护体系在皖北矿区已全面推广,煤巷锚网支护率已达到90％以上。着重介绍锚网支护体系在皖北矿区的发展历程及顶板控制的成功经验。     

井架绷绳受力分析及其合理使用要求

提出井架绷绳的数学模型——悬链线,并推导出考虑弹性变形的悬链线方程、绷绳张力和垂度的计算公式。借助牛顿迭代原理提出可行的适合于电算的井架绷绳计算方法和电算程序,并对典型的三种井架绷绳进行了实算。在此基础上研究了张力和垂度的关系,分析了绷绳受力及其影响因素,提出使用绷绳的合理要求。     

弹性超大型浮体系泊动力响应特性

为深入了解浮体弹性对系泊张力的影响,基于有限元思想和集中质量法对浮体的系泊系统进行耦合分析,研究弹性浮体的运动响应和系泊缆张力,编制相关程序,将所得结果与相关试验结果进行对比,验证数值方法的准确性。以某弹性超大型浮体为例,建立相关数学模型,在规则波中计算得到不同浮体弹性模量和不同波浪频率下8根系泊缆的最大张力。研究表明：在波浪频率达到共振频率之前,最大系泊张力随着波浪频率和浮体弹性模量的增大而增大;在波浪频率超过共振频率之后,最大系泊张力随着波浪频率和浮体弹性模量的增加而减小。     

半潜式平台深水锚泊系统三维时域动力分析

在二维求解锚泊线的动力分析基础上,建立锚泊系统的三维有限元模型,并在时域内进行动力计算,结果与二维计算进行比较,证明该方法能解决二维到三维的过渡,结果可信。     

深海无肋锚链张力测量技术研究

锚链张力是系泊系统评价的主要参数。在现场获得真实的锚链张力不但能够为平台运行提供安全保障,还能够为锚链的设计研究提供重要的数据支持。针对目前缺少有效的锚链张力测量手段的现状,本文基于有限元分析和无肋锚链形状特性提出了一种水下锚链力测量方法。首先利用有限元软件Ansys对锚链进行数值分析;基于分析结果和水下锚链张力测量需求设计了无肋锚链张力计样机;最后设计了验证实验,通过实验证明了样机和测量方法的可行性。     

内孤立波作用下深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学特性

中国南海内孤立波自然环境频发,内孤立波下深水锚泊平台-隔水管系统动力学失效风险高,为此建立了内孤立波下的深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学模型及分析方法,开发了深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学求解器,开展内孤立波下深水锚泊平台-隔水管耦合系统动力学特性分析,识别内孤立波下深水锚泊平台与隔水管系统的动力响应、耦合作用规律以及隔水管系统安全弱点。结果表明,在内孤立波作用下深水锚泊平台向内孤立波传播方向运动,当内孤立波波峰到达平台中心位置时锚泊平台的偏移达到最大,然后锚泊平台逐渐向初始平衡位置运动并最终趋于稳定;内孤立波促使隔水管系统顶部向内孤立波传播方向偏转,导致隔水管系统对锚泊平台运动产生一定的促进作用;当锚泊平台位移最大时隔水管系统关键参数响应值最大,但隔水管系统上球铰转角峰值时间有一定的滞后性,下挠性接头转角是内孤立波下的深水钻井隔水管系统安全弱点。     

基于NARX神经网络的系泊系统传递函数识别方法

提出一种基于NARX(Nonlinear Auto-Regressive Model with Exogenous Inputs)神经网络和谐波探测法的非线性系统传递函数识别方法。该方法可基于实测响应数据,采用NARX神经网络方法对结构响应模型进行训练。在此基础上采用谐波探测法得到系统响应传递函数。选取深海半潜浮式平台及系泊系统为研究对象,计算平台及其系泊系统在不同波浪工况作用下的时域耦合响应,以波高和系泊缆张力时程作为数据集,利用NARX神经网络结合谐波探测法辨识此系泊系统的响应传递函数。采用识别的传递函数预测系泊缆在不同海况下的张力响应,并与数值计算结果进行对比,证明NARX神经网络结合谐波探测法可较好地识别系泊浮体系统的非线性响应传递函数,并能够对系泊系统的张力响应进行准确预测。     

系泊油轮靠球减振性能分析

基于某油田PSP平台靠泊系统,提出了一种新型减振靠球.同时,建立了油轮停靠平台时的水动力分析模型,进行了油轮运动的频域计算;在频域分析的基础上,考虑护舷及靠球的综合作用,建立了系泊油轮、护舷及靠球系统的耦合分析模型,计算了靠泊状态油轮的波浪载荷,油轮运动,系泊张力及油轮对平台的撞击力.计算表明,采用减振靠球后,油轮的运动和系泊状态的碰撞载荷明显减小,设计的靠球减振效果显著,可以在系泊油轮减振抗冲击方面使用.     

台风作用下锚泊定位半潜式钻井平台动力特性研究

南海台风活动频繁,严重影响着锚泊定位半潜式钻井平台的作业安全。采用水动力学计算软件 ANSYS-AQWA,基于三维势流理论和莫里森方程,建立了平台-锚泊系统耦合动力分析模型,开展了台风作用下的平台漂移分析和锚泊系统安全性评估。分析结果表明:当锚泊系统完整时,平台的平均漂移量与最大漂移量均超出API规定的许用值,需停止钻井作业并准备解脱,但锚链不会发生断裂。如果锚泊系统中安全系数最小的锚链发生断裂,平台的漂移量明显增大,锚泊系统最小安全系数明显减小,局部情况下锚链易相继断裂并造成连锁反应。研究表明,提出的相关方法和得出的结论可为极端天气下锚泊定位浮式装置的安全评估提供参考。      

单点系泊船形浮动采油装置在海浪中的运动响应分析

确定单点系泊船形浮动采油装置在海浪中的运动响应是确定装于其上的油气分离器分离效率的前提。本文通过简化、得到了单点系泊船形浮动采油装置的力学模型,在此基础上,导出了其运动微分方程式。根据船舶工程中常用的“切片理论”对油轮进行了受力分析,求得了它在纵荡、升沉、纵摇时所受到的相应的惯性力、阻尼力、静水压力引起的恢复力、波浪力。根据相似理论,采用模型试验的方法测得了锚链的张力-拉伸关系,及其函数关系式,从而算出了油轮所受到的锚链系泊力。最后,以一艘十一万八千吨油轮改装的船形浮动采油装置为例,对运动微分方程式进行了求解。为了检验理论分析的结果,以上述装置为原型,进行了单点系泊船形浮动采油装置的模型试验,试验结果和理论分析结果吻合较好。     

深水半潜平台悬链线式系泊系统耦合动力分析

探讨悬链线式系泊系统的基本特性,分析系泊缆直径、长度和预张力角度对系泊缆动力特性的影响,初步计算分析了1500m水深时较为经济的悬链线式系泊系统,结果表明改变系泊缆布置角度和系泊缆数目可以在一定程度上改善系统的运动响应和动力效应,但是深水悬链线式系泊系统经济性和平台作业能力等问题仍需研究。