多模块超大型浮体尺寸及系泊方案设计开题报告

 2022-01-07 09:01

全文总字数:4643字

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着社会经济的发展和人口的不断增长,陆上资源逐渐趋向枯竭,为了容纳更多的人口、保证经济的持续增长,以应对日趋严峻的情况,在此情况下,各国都着重开发海洋资源和空间。各国很早用填海造陆的方法开发海洋空间,但这样的方法耗资巨大,同时对海洋生态的破坏极其严重[1]。因此在过去的几十年里,相关研究和发开项目主要集中于超大型浮体的研究和应用,超大型浮体即vlfs(very large floating structure)区别于大型船舶和海洋平台,vlfs是一种独特的海洋结构物概念,一般观点是,vlfs有两点基本要求:一是它的规模与尺度应远远大于刚体运动的特征长度,二是它应至少在一个维度上以km,甚至数十km计,以此区别于船舶和近海工程结构的尺度[2],它的研究将对社会,经济,和军事等诸多方面产生巨大的影响,与传统的填海造陆相比,采用vlfs具有以下优势:

(1)在深水环境下较低的建造成本

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2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计拟通过收集整理国内外不同超大型浮体的设计概念、模块形式、连接方式、系泊方案等提出一种适用于近海海域可移动的超大型浮体平台及其系泊方案,通过solidworks对大型浮体系统进行建模,完成大型浮体结构尺寸设计,最后利用专业水动力软件ansys-aqwa对大型浮式平台进行数值模拟,在频域中计算浮体平台的的水动力系数和动力响应,提出超大型浮体系泊刚度的设计要求。

对于平台结构,拟采用网架结构设计vlfs 浮式平台,网架结构平台具有足够的刚度,制造、拼装、施工简便,最重要的是能很好地消减波浪、海流等作用力的影响。网架的形式多种多样,有正放四角锥网架、正放抽空四角锥网架、棋盘形四角锥网架和三角锥网架等等[9]。本次毕业设计将在对比各类网架结构优选合适的单模型,以此为基础确定平台尺寸。

关于系泊方案。浮式结构物的系泊系统可分系泊缆类型和橡胶护舷系统或桩式系船柱[10]。其中系泊缆型使用链条、钢丝绳、合成绳、化纤绳、钢管桩和空心柱连接[11]。本毕业设计拟使用系泊缆型系泊方案。目前系泊缆型系泊方案主要由重块式,张紧式,悬链线式。其中重块式和悬链线式主要依靠系泊缆的重力提供回复力,系泊系统较安全,但是重块式需要在系统上配置合适重量和位置的重块,能使系统更加稳定,但同时增加了成本,安装维护更加困难[12]。张紧式定位效果好,但是张力特性差,对锚点的要求很高。本次毕业设计对系泊缆拟采用质量集中法和细长杆模型法[13],计算不同系泊方案下的张力与结构响应,综合选择合适的系泊方案。计算平台响应拟采用三维势流理论[14],建立合适的边界条件,附加质量和阻尼系数,频域运动方程,时域运动方程等,同时采用空间固定坐标系,随体坐标系,参考坐标系三个坐标系来研究流体对vlfs的作用力和6个自由度的运动。在前期确立的单模块平台结构的基础上计算运动响应传递函数和波浪载荷影响传递函数,并对单模块浮体强度进行分析。另外目前已有完全非线性分解模型,用于模拟波浪与多个浮体的相互作用[15]。这种方法不求解两组6自由度方程,而是求解一组12个描述波与多体相互作用的方程。但主要用于计算铰链接下的二阶响应。本次毕业设计将视情况选用上述两个方法求解。

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3. 研究计划与安排

第1-2周 文献调查完成开题报告

第3周 阅读文献,完成英语论文翻译

第4周 建立大型浮体系统模型,完成尺寸设计

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]戴超.超大型浮式结构物(vlfs)的应用前景及优越性分析[j].科学中国人,2015,0(7z)

[2]刘超. 超大型浮体多模块柔性连接结构响应研究[d].中国舰船研究院,2014.

[3]超大型海洋浮式结构物水弹性响应预报的研究现状和发展方向[j].船舶力学,2002,6 崔维成.

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