全回转起重船多系统耦合动力学特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文全回转起重船多系统耦合动力学特性研究硕士研究生：周桐指导教师：韩端锋教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：高良田教授哈尔滨工程大学2018年1月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文全回转起重船多系统耦合动力学特性研究硕士研究生：周桐指导教师：韩端锋教授学位级别：工学硕士学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.

2、C:ADissertationfortheDegreeofM.EngStudyonHydrodynamicResponseofaFloatingCraneVesselBasedonMulti-systemsCouplingModelCandidate:ZhouTongSupervisor:Prof.HanDuanfengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:DesignandConstructionofNavalArchitect

3、ureandOceanStructureDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人

4、和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单

5、位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日全回转起重船多系统耦合动力学特性研究摘要起重船是海洋工程设施建设必不可少的工程船舶，船体的运动不仅影响船上人员的舒适性，而且直接影响到起吊作业的效率和安全性。因此，分析全回转起重船多系统耦合作用下的动力学特性，并将之应用于起重船的设计和作业是十分必要的。本文以“蓝鲸”号7500吨全回转起重船为研究对象，将船体、吊物

6、系统和锚泊系统视为一个相互作用的整体，为准确预报全回转起重船运动响应提供更为合理的理论依据。依据耐波性理论，推导得出全回转起重船的动力学模型，利用水动力计算软件WAMIT对“蓝鲸”号全回转起重船的运动进行频域分析，获得附加质量和阻尼系数，一阶波浪位移RAOs以及二阶波浪力RAOs数据。基于经典的细长杆理论，假设锚链是一种无抗弯刚度的杆件结构，通过非线性有限元的方法对该结构进行离散，建立锚链的静力方程与动力方程，并开发锚泊系统的非线性有限元分析程序。研究在三级海况时锚泊系统与船体耦合作用下的锚链形态和锚泊力。对于吊

7、物系统，考虑吊物六自由度的运动和风载荷，建立关于广义坐标的第二类拉格朗日方程，并利用高阶的龙格-库塔方法求解该方程。根据牛顿第二定律，推导出吊绳动张力计算公式，对不同吊绳长度、不同起吊速度、不同激励频率时的吊绳摆角、吊物转动角度和动张力进行分析。根据动力学基本原理，计入船-吊物-锚链相互耦合影响以及起重船自身受到的外环境载荷，建立起重船多系统耦合六自由度动力学模型。在该数学模型的基础上，利用MATLAB/Simulink软件进行实时仿真，对多系统耦合作用下的起重船运动响应进行数值分析。分别在不同的浪向、不同的海况

8、和不同的吊臂回转角下，对起重船运动响应和吊物系统的摆角进行对比分析并得出其影响规律。关键词：全回转起重船；六自由度运动；耦合模型；数值仿真全回转起重船多系统耦合动力学特性研究ABSTRACTFloatingcranesplayanimportantroleintheinstallationofoffshoreengineering.Themotionofcranevess