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水下拖曳航行器是被广泛应用的水下监测平台。为掌握水下拖曳航行器的水动力及其拖揽姿态,文章通过CFD仿真分析计算其零攻角下的阻力系数,并通过多刚体-球铰模型建立其运动数学模型,分析不同航速下拖曳系统的总拉力、拖缆长度和航行器位置等的参数变化。研究结果表明：随着船舶航速的变化,拖曳系统各项参数变化的差别很大;在200 m深度时,6 kn航速相比4 kn航速的总拉力增加73%,而所需的拖缆长度仅增加1%。该数学模型可对不同航速下的水下拖曳系统的总拉力和拖缆姿态等做出预测,为拖曳系统设计提供技术支撑。 相似文献
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深海拖曳系统运动响应的理论研究 总被引：4，自引：0，他引：4
本文用二维动力学模型模拟了6000m深拖系统的静态和动态响应,建立了一种新的拖体边界条件,并对有航速情况下的收、放缆运动进行了计算和比较,讨论了影响拖体运动响应的几个参数.本文的计算方法为拖体运动的实时控制提供了理论依据. 相似文献
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水下拖曳升沉补偿系统水动力数学模型研究 总被引：4，自引：2，他引：2
建立变缆长的水下拖曳升沉补偿系统水动力学偏微分方程组和边界条件.拖缆动力学模型基于Ablow and Schechter模型,拖体采用水下运载体六自由度方程模拟,运用有限差分法离散偏微分方程组和牛顿迭代法计算变缆长情况下拖体深度与拖缆各点张力的动态取值.数值计算结果表明采用收放拖缆的升沉补偿方法能够有效削弱母船升沉运动对拖体深度和拖缆张力的影响. 相似文献
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脐带缆用于连接水上浮体和水下生产系统,缆芯由钢管单元、光纤单元和电缆单元等组装而成,缆体外层是由铠装钢丝层螺旋缠绕以及聚合物外护套组装而成,截面结构复杂。利用ANSYS有限元通用软件建立双层铠装脐带缆的三维多层接触摩擦有限元模型,计算其截面拉伸刚度,将拉伸刚度数值模拟值与理论结果进行对比,验证有限元模型的正确性;分析比较铠装层不同缠绕角度、缠绕方式和钢丝直径下脐带缆模型的拉伸刚度。结果表明:铠装钢丝层缠绕方式、缠绕角度、铠装钢丝直径对双层铠装脐带缆模型的拉伸刚度、最大等效应力模拟结果均有影响。 相似文献
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海洋可控源电磁拖曳系统是海洋可控源电磁勘探系统的重要组成部分,对光电复合缆和绞车的强度有着较高的要求。为了保障作业安全,避免拖缆崩断、绞车损坏等事故的发生,需要对拖曳系统所受的张力进行评估,为实际作业提供参考。本文采用拖曳系统稳态运动求解方法,模拟拖体在海水中的位置,以及放缆时绞车所受的牵引张力,模拟结果与海试实测数据能够较好地吻合。在拖缆长度一定的情况下,随着拖曳速度的增大,绞车牵引张力先减小再增大,光电复合缆长度越长这种现象越明显。 相似文献
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深海观测系统脐带缆形态分析及计算 总被引：3，自引：0，他引：3
通过对水下拖曳系统脐带缆索的受力情况、形态进行分析，建立了三维空间缆索的物理模型和数学模型，并在此基础上编制了计算程序，对6000m深海观测系统脐带缆的性状进行了模拟计算，其结果为深拖系统最佳缆长的确定提供了理论依据。 相似文献
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为了研究毛发长度和毛发密度对毛发缆减阻性能的影响,设计并进行了水池试验。通过研究6种不同毛发长度、不同毛发密度拖缆的阻力系数随航速的变化,找到减阻效果最优的缆型,得到最佳缆型的减阻率。结果显示：在相同的迎流角下,圆缆的阻力系数在1~1.1左右,毛发缆的阻力系数随速度变化不明显;在毛发长度为9~11倍拖缆直径、毛发密度为60根/m时,毛发缆的减阻效果最优,减阻率可达20%。验证了毛发缆具有很好的减阻性能,为大深度拖曳系统的缆型设计提供了参考依据。 相似文献
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研究复杂海底地形对脐带缆深水安装过程中的力学特性影响,对提高脐带缆深水安装的安全性与稳定性有较大意义。通过建立具有不同坡度、隆起高度以及低洼深度的海床地形模型,分析在不同地形参数下脐带缆深水安装时的应力响应,并对不同参数下的等效应力与接触压强对比,探讨了海底地形对脐带缆深水安装的影响。研究结果分析表明:海床坡度对脐带缆的最大等效应力与接触压强影响不大;隆起区域对脐带缆的安装过程的影响较大,隆起高度的增加使最大等效应力明显增大,且易超过脐带缆的最大许用等效应力;低洼区域的脐带缆与隆起区域相似,低洼深度的增加最大等效应力明显增大,隆起区域与低洼区域的触地点处的接触压强最大。 相似文献
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拖曳线列阵振荡幅值响应特性 总被引：3，自引：1，他引：3
通过欧拉角的变换把拖曳线列阵微元段矢量动力平衡方程在局部坐标系下展开，在时间和空间上作中心差分数值离散平衡方程。将尾绳阻力作为线列阵尾端点的张力，改善因尾端张力为零引起的差分方程奇异性。取有关文献资料中的两个拖曳线列阵进行了拖点振荡响应计算，计算结果与相应文献资料中线性理论的计算和试验结果基本吻合。最后由仿真计算讨论了拖曳线列阵参数变化对拖点垂向和横向的谐振稳态响应特性。计算结果表明影响拖曳线列阵振荡响应的主要参数是由拖缆长度、拖点航速和拖点振荡因频率构成的无因次振荡频率。 相似文献
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海洋地震拖缆是海洋油气资源勘探中的关键设备,为研究海洋地震拖缆的动力特性及其在不同频率正弦激励干扰下的动力响应,建立了零浮力拖缆的数学模型,设计了一套完整的实验方案,通过弹性测力机构放大张力信号以排除环境干扰,测量了不同拖曳速度与激振频率条件下拖缆首部的张力变化及缆上位移响应情况,初步分析了正弦激励作用下零浮力拖缆的动力学响应。弹性测力机构具有良好的线性度与可重复性,拖缆受到的水阻力与拖曳速度的平方成正比,数值计算与实验结果对比验证了数学模型的正确性,初步分析了正弦激励作用下零浮力拖缆的动力学响应。 相似文献
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基于我国南海海域环境条件,对一座深水圆筒型钻井平台设计一套张紧式系泊定位系统,利用SESAM软件对平台运动响应和缆索张力进行分析计算,得到主要运动响应为纵荡、纵摇和垂荡。分别考虑0°和180°的环境载荷方向,对比得到0°方向的缆索张力更大,且6号和7号缆承受了主要的环境力。分析了平台运动的影响因素,认为缆索夹角设定为35°时较优,适度增大系泊缆初始长度和减小两端锚链长度可较为有效地降低系泊缆受力,系泊缆总根数保持12时（4根×3组）为最优方案。根据分析结果对初始系泊方案进行了优化,在风暴工况下系泊缆最大受力减小了约14.8%。钻井作业工况和一根系泊缆破断工况下,系泊缆受力和平台位移均能满足规范要求。 相似文献
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针对深水半潜式平台在极端工况下张拉锚泊系统失效情况,基于板锚失效上拔过程中位移与承载力的关系曲线,提出在AQWA软件中用非线性锚缆模拟板锚走锚过程的方法,对深水半潜式平台张拉锚泊系统在百年一遇工况下断锚、走锚情况的平台响应、锚缆拉锚力及最大缆张力进行分析。研究表明:断锚时各锚链拉力瞬变,平台迅速发生大距离偏移;走锚时随着板锚的拔出各锚链上的拉力逐渐增大,平台位置逐渐偏移,最后达到平衡状态。单缆断锚时,迎浪向5号锚缆拉力最大;单缆断锚且单锚走锚时,3、6号锚缆拉锚力最大。失效缆超过一根时,平台偏移和单缆最大缆张力均超出规范要求,同时其它锚缆最大拉锚力极有可能出现超过板锚极限承载力的情况,最终造成整个锚泊系统破坏。 相似文献
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具有链—缆—链结构的复合系泊链缆因其相对于全钢链质量和成本上的优势而在深水系泊中得以广泛应用。基于细长杆理论采用有限差分法建立了可以考虑链—缆—链结构的复合系泊缆数值模型,将其应用于不同工况下全钢链和复合链缆运动的数值模拟中,并开展了验证。首先,将单根钢链顶张力数值模拟结果与不同工况下的模型试验结果进行了对比,验证了数值预报程序应用于全钢链的准确性。然后,对于复合系泊链缆开展了静刚度和动刚度迭代数值模拟,并将模拟结果同已发表文章中的算例结果进行比较,验证了该数值模型在复合链缆模拟上的准确性。发现对于单根钢锚链的验证,激励半径越大,激励周期越小,一个周期内顶张力幅值及其极差越大,钢链运动就越剧烈。对于链—缆—链式复合系泊链缆的验证,发现静刚度迭代中数值模拟结果与算例结果差异较小;对于动刚度迭代,除个别大幅慢漂工况外,两者有较高的吻合;且激励周期越小,激励半径越大,复合系泊链缆顶张力越大,弹性模量越小,运动越剧烈。对于聚酯缆刚度的敏感性分析,发现改变动刚度经验公式参数的情况下,杨氏模量的静刚度迭代和动刚度迭代结果误差分别最大达到了60.81%和68.21%,因此合成纤维材料特性对复合系泊链... 相似文献
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通过建立波浪作用下锚碇沉管管段运动的时域数值计算模型,对锚碇沉管的运动响应及锚碇缆受力特性进行了研究。应用集中质量法求解锚碇缆力,应用四阶Runge-Kutta法求解管段时域运动方程,计算了在不同沉深、不同周期、不同波高和不同波向条件下沉管管段的运动幅值和锚碇缆力。数值计算的结果表明:锚碇沉管的锚碇缆对沉管管段的运动起到一定的约束作用,在沉放深度较浅、波浪周期较大时,锚碇缆对沉管管段运动幅度的制约更为明显。通过五种布缆方式的计算与分析,探讨了布缆方式对沉管管段运动响应及锚碇缆受力的影响,并给出了较为合理的布缆方案。 相似文献