南海作业大型抓斗疏浚船水动力性能研究和动力仿真

摘要

为了适应海洋深水和硬质土的疏浚需求，能够在开阔海域作业的大型疏浚设备得到越来越广泛的应用。在众多疏浚船舶类型中，大型抓斗船具有施工效率高、适用于深水作业、可以适应砾石、珊瑚礁等较硬土质的优点。
　　本文以一作业于南海海域的锚泊定位200m3大型抓斗疏浚船为研究对象，针对不同的作业状态和海洋环境，采用理论研究和数值模拟相结合的方法，分析了其在不规则波浪中的水动力性能，对作业过程进行了动力仿真，并探讨了不同波浪条件下驳船靠泊对抓斗疏浚船水动力性能的影响。
　　对于锚泊定位状态下抓斗船总体水动力性能的研究，本文使用AQWA软件，对在风、浪、流共同作用下的抓斗船进行了时域数值分析，得到了不同波浪条件下船体六自由度时域运动响应和锚泊系统动力响应。
　　大型抓斗船锚泊定位作业状态下，在抓斗提升和旋转过程中，抓斗运动速度快，提升重量大，抓斗出水及卸载疏浚物时全船所受载荷发生瞬时变化，对船舶安全具有很大影响。本文对抓斗作业过程进行动力仿真，对不同抓斗高度和旋转角度时船体的动力载荷进行了分析。
　　驳船靠泊状态下，由于驳船完全依靠与抓斗船之间的系泊系统进行定位，在波浪载荷和作业载荷作用下，驳船与抓斗船运动耦合，产生较大响应。本文探讨了驳船靠泊对抓斗船水动力性能的影响，并分析了不同波浪环境下系泊驳船的水动力性能及其变化规律。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景及内容

1.2抓斗疏浚船概述

1.3国内外发展研究现状

1.4论文主要研究工作

1.5本章小结

第2章 南海海区风况及水文环境概述

2.1南海海区风况

2.2南海海区波浪

2.3南海海区流况

2.4南海海区地质特点

2.5本章小结

第3章 大型抓斗疏浚船动力响应分析理论

3.1势流理论与面元法

3.2时域分析理论

3.3大型抓斗疏浚船外载荷计算

3.4本章小结

第4章 大型抓斗疏浚船水动力系数及RAO计算分析

4.1大型抓斗疏浚船计算模型

4.2大型抓斗疏浚船水动力系数及RAO

4.3本章小结

第5章 不同锚泊布置方案下船体水动力性能分析

5.1环境载荷

5.2锚泊布置方案及锚泊线材料特性

5.3两种锚泊系统下船体水动力性能计算结果对比

5.4指定工况下六锚定位系统的水动力性能分析

5.5本章小结

第6章 六锚定位抓斗船水动力性能分析和动力仿真

6.2作业工况下抓斗船及锚泊系统时域分析

6.3本章小结

第7章 驳船靠泊状态下系统水动力性能分析

7.1驳船靠泊方式

7.2驳船靠泊状态下抓斗船运动响应分析

7.3驳船靠泊状态下驳船运动响应分析

7.4驳船靠泊状态下锚泊系统张力响应分析

7.5驳船与抓斗船间系泊缆及护舷响应分析

7.6本章小结

第8章 总结与展望

8.1本文主要工作内容及结论

8.2进一步研究方向及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文