绞吸式挖泥船三锚定位系统的设计

论文摘要

绞吸式挖泥船通常作为适用于疏浚各类土质的一种非自航设备。近几年来，随着国内大型围海造陆工程的出现，国内绞吸式挖泥船迅猛发展。绞吸式挖泥船的大型化、挖深的增加以及工作环境从内河到近海挖泥的转移，使得传统钢桩定位系统的使用已受到了严重的限制。三锚定位系统为绞吸式挖泥船的定位方式之一，由三根弹性钢缆组成。比起“钢桩定位”方式，它更适合大挖深、大风浪等恶劣工况，但其原理上更复杂，对技术要求更高。三锚定位系统一般设置在船尾中部，由锚绞车、锚、钢索、定位树、固定结构组成。本文以某2000m3／h绞吸式挖泥船为前期研究对象，从三锚定位系统的设计、定位树装配体的三维建模和应力分析、定位树的模态分析、定位控制系统四个方面开展了以下研究：1．根据三锚定位系统工作原理，确定其结构形式和系统组成；2．确定三锚定位系统外界载荷，详细分析了横向挖泥、纵向进刀、锚泊三种工况下受力情况，找到了各工况下绞车所需拉力极大值，为后续设计分析提供依据；3．根据拉力极值，校核计算三锚定位系统各主要部件，最终确立了绞车、钢丝绳、锚的参数，同时也确立了定位树的具体形式和结构尺寸草图。4．根据草图建立定位树装配体的三维模型，借助有限元软件得到了各工况下定位树的应力及应变云图，并在此基础上加以了分析和研究；5．分析三锚定位系统各工况下的模态。6．设计一种三锚定位控制系统，介绍了其原理和实现过程，给出误差范围和可行性。通过以上工作，实现和优化了绞吸式挖泥船三锚定位系统的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 绞吸式挖泥船国内外研究现状
• 1.2.2 三锚定位系统国内外研究现状
• 1.3 本论文主要研究内容
• 第2章 绞吸式挖泥船及三锚定位系统介绍
• 2.1 绞吸式挖泥船简介
• 3/h绞吸式挖泥船主要设备及其工作原理'>2.2 2000m³/h绞吸式挖泥船主要设备及其工作原理
• 2.2.1 绞吸式挖泥船的基本构成
• 2.2.2 绞吸式挖泥船的主要设备及功能
• 2.2.3 绞吸式挖泥船工作程序
• 2.3 三锚定位系统的组成
• 2.4 本章小结
• 第3章 三锚定位系统设计
• 3.1 外界干扰力的计算
• 3.1.1 风压力的计算
• 3.1.2 水流力的计算
• 3.1.3 波浪力的计算
• 3.1.4 绞刀切削反作用力的计算
• 3.1.5 作业时横移钢索拉力的计算
• 3.2 载荷分析及计算
• 3.2.1 横向挖泥工况
• 3.2.2 纵向进刀工况
• 3.2.3 锚泊工况
• 3.2.4 三锚定位系统钢索拉力分析
• 3.3 钢索、锚及绞车的确定
• 3.3.1 钢索的确定
• 3.3.2 锚的确定
• 3.3.3 绞车的确定
• 3.4 本章小结
• 第4章 定位树设计与校核
• 4.1 定位树设计
• 4.1.1 滑轮的确定
• 4.1.2 定位树筒体的确定
• 4.2 定位树应力分析
• 4.2.1 有限元法
• 4.2.2 三维建模
• 4.2.3 应力分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 三锚定位系统的模态分析
• 5.1 模态分析理论
• 5.2 波浪力谱
• 5.3 定位树的模态计算结果及分析
• 5.4 约束位置改变对定位树固有频率的影响
• 5.5 锚索的模态计算结果及分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 三锚定位控制系统
• 6.1 GPS定位原理及方式
• 6.2 三锚定位控制系统原理及实现
• 6.2.1 三锚定位控制系统的实现过程
• 6.2.2 钢缆长度的计算
• 6.3 误差分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研情况