大型船用起重机动力响应数值分析

如今随着全世界对能源需求的不断升温,越来越多的国家把海洋能源作为新世纪能源战略的核心领域。起重船是海洋工程与应用中至关重要的特殊装备,其应用与技术也越来越多地被人们所关注与研究。由于起重船工作环境的特殊性,起重船在海上航行、起重等各种工况情况下受到海洋中风、浪、流的影响会引起船体的剧烈运动,从而导致吊物产生不规则的大幅摆动,严重时必须停止作业。这严重影响了起重船的工作效率,加大了作业成本,并且由吊物往复摆动引起的动力放大荷载也对起重机结构的安全性产生较大的影响,因此如何定性地分析吊物的摆动以及找到减小吊物摆动的方法成为起重船研究中的重要内容。本文基于多体动力学理论进行了考虑船体六自由度运动和起重机操作运行情况下吊物空间摆动运动规律的数值研究。建立了具有全回转功能的一般起重船的理论模型,推导了考虑起重机转台、起重机臂架操作运行情况下船体运动与吊点运动之间动力学变换关系。采用了拉格朗日方法建立了吊物系统的非线性空间摆模型,并且应用了精细积分方法对动力方程进行了数值求解。针对某大型半潜式浮吊,应用本文的方法进行了不同海况下吊物的动力响应计算,得到了起重机回转、变幅和绳索起升与下降情况下吊物的摆动以及绳索中动张力的变化。