浮吊船-吊物耦合矢量建模

张梁娟 朱昌明 包继虎 张 鹏

上海交通大学,上海,200240

浮吊船-吊物耦合矢量建模

张梁娟 朱昌明 包继虎 张 鹏

上海交通大学,上海,200240

以海上风力发电机安装为研究背景,基于矢量动力学理论,建立了9自由度的浮吊船-吊物耦合的非线性动力学模型。模型将船体简化为刚体,以其在风浪流等载荷激励下的6自由度运动为基础,引入浮吊船和吊物的耦合作用,且吊物的耦合作用通过其对船体施加的力和力矩体现。模型同时考虑了风机吊物摆动过程中吊索的弹性变形因素以及吊索的升降作业操作等因素。该模型采用了向量和矩阵记法,具有很强的适用性和通用性。最后在同等设定条件下与以往的研究模型进行了比较,比较结果验证了该模型的有效性。

浮吊船;起重船;吊装;矢量法;耦合作用

0 引言

浮吊船是海上风电场建设中不可缺少的运输和吊装工具,是保证海上风机顺利安装的重要设备之一。在吊装对接过程中,浮吊船和吊物系统的动态响应对安装是否能够顺利进行有着重要的影响,而浮吊船以及吊物系统的动态响应不仅受到风浪流载荷、锚泊系统的影响,还需要考虑浮吊船和吊物之间的耦合作用,系统整体的运动具有很强的非线性特征,建立正确的浮吊船-吊物耦合模型,是进一步提高吊装性能并保证风机顺利安装的前提。

对于海上吊物系统,很多学者进行了建模和实验研究。以往的模型大部分忽略船体和吊物之间的耦合作用,把系统简化为一个空间球摆[1-6],把船体在波浪中的运动引起的吊臂顶端的运动作为系统的输入。……