落錨作業(yè)是船舶拋錨定位過程的第1個環(huán)節(jié),在落錨過程中,船錨不僅可能直接撞擊海底管線造成危害,而且船錨的貫入深度會影響拖錨的運動軌跡,從而間接影響海底結(jié)構(gòu)物的運行安全,可見確定船舶落錨階段船錨的最終貫入深度十分重要.為此,首先開展一系列小比尺落錨模型試驗,分別研究在黏性土和無黏性土中船錨質(zhì)量和落錨高度對霍爾錨和大抓力錨最終貫入深度的影響,發(fā)現(xiàn)貫入深度隨船錨質(zhì)量和落錨高度的增加而呈非線性增加,但增幅不斷減緩.然后,結(jié)合小比尺模型試驗,采用能量法和太沙基極限承載力公式擬合船錨貫入深度的計算公式,并確定式中的經(jīng)驗系數(shù).另外,在小比尺模型試驗的基礎(chǔ)上,驗證船舶落錨的數(shù)值模擬方法,并對原型船錨的貫入過程進行分析,討論貫入過程中船錨姿態(tài)變化的過程和規(guī)律,以進一步揭示落錨貫入深度與船錨觸底動能之間的關(guān)系.最后,開展現(xiàn)場船舶落錨試驗,對比分析本文公式、Young公式、DNV墜物公式、DNV落管公式與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)之間的差異,發(fā)現(xiàn)試驗結(jié)果和本文公式吻合良好,在驗證本文公式正確性的同時闡明了其他理論算法的適用條件與局限性.

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【部分圖文】：

圖1船舶落錨試驗裝置

為研究不同質(zhì)量的船錨在落錨過程中的貫入深度，分別設(shè)計了無黏性土與黏性土兩種土質(zhì)的落錨試驗．在試驗過程中，由起吊設(shè)備將模型試驗錨提升至泥面以上的預(yù)定高度，讓模型錨自由下落，直至貫入土體后停止運動，測量船錨在土中的貫入深度．試驗裝置如圖1所示．模型試驗中分別按1∶6的幾何比尺制作霍爾....

圖2不同比尺的模型試驗錨

模型試驗中分別按1∶6的幾何比尺制作霍爾錨和大抓力錨兩種形式的模型錨，霍爾錨共設(shè)計制作4種尺寸，船錨質(zhì)量從大到小依次為76.20kg、31.25kg、15.40kg和6.45kg；大抓力錨共設(shè)計制作3種尺寸，船錨質(zhì)量從大到小依次為73.00kg、25.30kg和4.7....

圖3無黏性土中落錨貫入深度試驗數(shù)據(jù)

觀察無黏性土中落錨試驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，船錨貫入深度隨著落錨高度和船錨質(zhì)量的增加而增加．圖4為黏性土中不同質(zhì)量霍爾錨和大抓力錨的試驗數(shù)據(jù).黏性土中落錨貫入深度變化規(guī)律與無黏性土中基本相同，船錨貫入深度也隨著落錨高度和船錨質(zhì)量的增加而增加．根據(jù)上述試驗數(shù)據(jù)可以推測，船錨的貫入深度與落錨....

圖4黏性土中落錨貫入深度

根據(jù)上述試驗數(shù)據(jù)可以推測，船錨的貫入深度與落錨過程中船錨的觸底動能有關(guān)，忽略船錨在自由落體過程中的能量損耗，將無黏性土試驗和黏性土試驗中船錨觸底動能與船錨貫入深度的關(guān)系繪制于圖5，其中Ev為觸底動能．圖5落錨貫入深度與觸底動能之間關(guān)系的模型試驗結(jié)果

本文編號：3958519