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文檔簡介

1、在估計平臺或船舶運動振幅時,固有或諧振蕩周期、衰減水平、波激發(fā)水平是非常重要的殘奧儀表。 如果結構物受到的激勵鎖定周期在調和鎖定周期附近,則容易發(fā)生相對較大的運動。 但是,在由于抵消效果而衰減大或激勵電平相對小時,難以區(qū)分調諧周期的響應和其他周期的響應。 對于橫波中船的橫擺運動傳遞函數(shù)、迎波中的升降和縱擺運動傳遞函數(shù)、浮體的6個自由度運動方程式的頻域解,將其右端設為零,求出該方程式的特征根,可以得到與浮體共振運動模式相對應的特征頻率和固有周期。 由于附加質量取決于頻率,因此對于3.1固有周期的估計,當獲得的固有頻率和校正附加質量的頻率稍有不同時,對于自由度來說,校正j是不正確的。 另外,20%

2、的附加質量誤差僅導入5%固有周期的誤差。 下圖用圖表示矩形截面論船(寬60米,吃水20米)的升降運動固有振動頻率的決定。 在圖上畫兩條曲線之和。 這兩條曲線的交點給出了固有頻率。 一艘船沉沒中固有頻率的圖形確定,不結合沒有衰減影響的諧振周期,可以寫為沒有錨固結構的縱搖、橫搖和頸搖沒有結合的諧振周期(沒有靜水復原力的作用)。 由于典型錨泊結構的縱搖、橫搖和搖頭的固有周期為分級,相對于海水中的波浪周期較長,非線性效應可能在該長周期激發(fā)諧振擺動(慢升諧振激發(fā))。 某單點系泊FPSO在颶風海上的縱向運動(縱搖)模型試驗結果,對于半潛平臺或船舶,或對其他類型的自由浮游物體,可以寫出縱搖的固有周期。 式中

3、,Aw是水線面面積。 一般來說,修訂半潛在的平臺要求垂直搖晃、縱搖晃、橫搖晃的固有周期大于T=20s,即長于大海域的大部分波浪周期。 這對于小水線面的半潛平臺來說是比較容易達成的。 張力腿平臺下垂的固有周期,在式中,e、a、l可以分別寫為彈性模量、張力腿的截面積、長度。 水線面的剛性與張力腿的恢復效果相比可以忽略不計。 總的來說,TLP的垂直、縱搖、橫搖的固有周期比廣闊海域內的多個波周期要小。 但是,可能會被非線性的二次效應激發(fā)。 某TLP平臺的靜水中搖擺自由衰減運動(固有周期3.9秒),自由浮動的物體,例如船舶或半潛在平臺的非結合傾斜固有周期可以寫為:式中:通過重心與y軸軸線平行的傾斜旋轉半

4、徑縱搖附件質量矩;縱穩(wěn)定性高。 船舶約為船長的0.25倍。 與船舶處于同一水平。 橫向擺動的非結合固有周期:式中:圍繞通過重心并與x軸平行的軸線的橫向擺動慣性半徑橫向擺動安裝質量矩,橫向穩(wěn)定性高。 船舶通常是船寬的0.35倍。 穩(wěn)定性高要看裝載情況。 船舶設置修訂標準要求側傾的固有周期大于lOs。 像這樣在輕微或中等的海上橫搖已經(jīng)不成問題了。 對固有周期影響最大的殘奧儀表是穩(wěn)定性高。 小型漁船典型的通常是46s,傳統(tǒng)的商船是812s,特殊的大型起重船上升到2025s。 半潛在的平臺范圍是3035s。 很大程度上依賴于穩(wěn)定性的要求和船舶建設時破倉穩(wěn)定性的考慮。橫波中油船橫擺傳遞函數(shù)、半潛平臺橫擺

5、傳遞函數(shù)、3.2衰減特征一般來說,論船、FPSO和其他船舶的升降、橫擺和縱擺的固有周期在波浪周期范圍內。 有波的周期與其固有周期相同時會產(chǎn)生共振響應。 其大小取決于系統(tǒng)的衰減率。 對于縱搖和升降運動,輻射衰減很重要,與粘性效應引起的衰減相比,起著主導作用。 對于橫擺,粘性阻尼不能忽視,與輻射阻尼相比,粘性阻尼主要作用于運動振幅。沒有減搖裝置的船舶受到強烈的搖擺,搖擺的振幅由衰減水平?jīng)Q定。 Froude數(shù)或前進速度為0時,船舶橫搖的衰減來自興波、粘性作用和減搖裝置。 為了提高Froude數(shù),船體和舵的升力作用很重要。 粘性效應可分為表面摩擦效應和船體周圍壓力分布的粘性效應。 后者的效果多與渦形成

6、有關,所以文獻中也稱為造渦衰減。 用CFD軟件模擬的帶舫龍骨的二維柱體橫向搖擺運動流場動態(tài)壓力分布謝楠等,船舶力學,2007年12月,對于大胃王單柱結構如SPAR平臺浮筒,沉降中的輻射衰減完全可以忽略。 像橫搖一樣,需要引入其他阻尼裝置(摩擦、分離、錨索上的阻尼器)。 正確估計這些衰減對于共振中的沉降運動是必要的。 吃水為圓柱直徑的浮子升降中的響應。 (不同振幅下的試驗傳遞函數(shù)(分流,1984年),二體船的當前行進速度為0或者小,由于二體間的相互作用而產(chǎn)生小的波衰減,在二體間的距離為半波長的奇數(shù)倍時特別顯著。 兩個船體中心面之間的距離。 如果遠處的強制垂直搖擺導致的波幅為0,則垂直搖擺的衰減也為0。 三維流動效應和前進速度效應都會引起雙體船周邊的遠方波系抵消的減少,對于高速的雙體船來說尤為事實。 3.3波浪力的抵消效果、抵消效果也同樣產(chǎn)生小的激勵力。 其中一個例子是船舶的迎波波長與船長同級時,沿著船長的垂直激勵負荷的相位差減小總垂直激勵力。 船舶前進速度為0

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