拖曳缆绳反悬链方程及在拖曳锚运动模型中的应用

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将拖曳缆绳分为水中悬链缆、海床面水平卧底缆和土中嵌入缆三部分。调研结果表明,嵌入缆在海床土中的反悬链特性是影响拖曳锚嵌入运动性能的最直接和关键的因素。本文旨在建立一种适用于一般海洋土体的解析形式反悬链模型,并将其应用于拖曳锚运动轨迹预测模型中,求解运动轨迹方程。采用极限平衡理论,分析缆绳与土体之间的相互作用,建立嵌入缆张力与其形态的关系;在此基础上,研究嵌入缆和拖曳锚之间的耦合作用机理,推导反悬链方程和嵌入缆长。通过系统的参数分析,得到了土性和拖缆特性对嵌入缆张力及反悬链形态的影响规律;为考察本文结论的适用性和精度,分别将本文和Neubecker的简化方程与数值精确解进行了对比。将反悬链方程和嵌入缆长公式应用于拖曳锚运动轨迹预测分析框架中,建立了适用于一般海洋土体的运动轨迹理论模型。基于以上框架,本文推导了模型中的相关要素,包括嵌入点、等效缆长、等效拖曳角和拖曳距离,最终求得运动轨迹方程。通过系统的参数分析,得到了土性、拖缆和锚板特性对运动轨迹的影响规律;为考察简化轨迹方程的适用性和精度,分别将其与数值精确解和其他轨迹预测方法进行了对比。
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