论文部分内容阅读
广袤的海洋拥有着极其丰富的资源,随着世界经济的发展,世界各国对海洋资源的开发力度不断加大,对海洋资源的开发和利用逐步由近海走向远海深水海域。海洋浮标作为一种重要的海洋监测工具与观测基站,在海洋环境监测领域可发挥其独特的作用,能够定时、定点、持续对海洋环境进行监测,并及时将监测数据传送给相关部门。我国有着长达18000公里的海岸线,随着"海洋强国"等战略的实施,迫切需要对我国东南沿海的深水海域设立海洋监测浮标站,需要一种可在深水恶劣海况下稳定工作的海洋浮标。为设计一种新型穿浪式海洋浮标,本文在综述目前世界上常用的海洋浮标的类型和特点及世界各国研究现状的基础上,主要进行了以下几个方面的研究工作：(1)分析比较Morison公式和三维势流理论,根据三维势流理论对所设计的穿浪式浮标进行频域水动力分析,主要对穿浪式浮标在不同频率、不同浪向角规则波作用下的运动幅值响应算子(RAO)、波激力、附加质量、辐射阻尼进行计算。(2)推导悬链线方程,并分别采用悬链线方程和分段外推数值分析法对浮标系泊缆索的静力特性进行分析,考察系泊缆索内部张力的影响因素;对系泊缆索的动力特性进行计算。(3)利用频域分析计算得到的穿浪式浮标频域水动力系数,根据Commuins脉冲理论将其转化到时域内,建立浮标系统耦合运动方程,对穿浪式浮标所处海域的海文气象条件进行研究,确定浮标系统所受风、浪、流载荷,对浮标系统的时域运动响应进行仿真分析,主要包括浮标系统所受载荷时间历程、运动响应时间历程、系泊缆内部张力变化时间历程。(4)对穿浪式浮标进行了加工,将穿浪式浮标布设到舟山定海海域开展近海测试。研究结果表明:穿浪式浮标具有良好的水动力性能,此结构设计可使浮标的固有运动周期避开波浪主能量频率,各方向运动也保持在较小范围内;同时,仿真结果显示其系泊缆内部张力远小于各分段材料的破断拉力,证明穿浪式浮标系统系泊性能出色。