一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法技术方案

本申请涉及一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，涉及海洋核动力平台定位技术领域，所述软钢臂单点系泊系统用于定位海洋核动力平台，所述动力特性分析方法包含以下步骤：利用软钢臂单点系泊系统的设计参数，建立软钢臂单点系泊系统的多体动力学模型，进行力学分析，得出所述多体动力学模型的动力学方程；利用安置所述海洋核动力平台的目标海域的船舶FPSO历史监测数据，筛选出海洋核动力平台所要面临特定海况的海况参数；将所述海况参数作为所述动力学方程的外力条件，得到软钢臂单点系泊系统在特定海况下的动力特性。本申请的软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，能够真实描述软刚臂系泊系统服役过程中的动力特性。

A dynamic analysis method of single point mooring system with mild steel arm

【技术实现步骤摘要】
一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法
本申请涉及海洋核动力平台定位
，特别涉及一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法。
技术介绍
目前，国内海工领域的定位系统故障率高，缺乏相关的安全保障措施。而海洋核动力平台属于涉核平台，其运行稳定性和安全性尤为重要，这对海洋核动力平台的定位系统的安全性能提出了极高的要求。相关技术中，常规的海洋核动力平台定位系统是一种多铰连接的海洋工程结构，是一种典型的多体系统；具体地，海洋核动力平台定位系统采用软刚臂单点系泊系统。针对软刚臂单点系泊系统的多体动力学分析，通常采用水动力学仿真和水池模型试验的方法。但是，由于海洋荷载的时间和空间上的复杂性以及软刚臂系泊结构呈非线性多铰连接，水动力学仿真和水池模型实验的方法，均无法真实描述软刚臂系泊系统服役过程中的动力特性。
技术实现思路
本申请实施例提供一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，能够真实描述软刚臂系泊系统服役过程中的动力特性。本专利技术提供了一种软钢臂单点系泊系统动力特性分析方法，所述动力特性分析方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，所述软钢臂单点系泊系统用于定位海洋核动力平台，其特征在于，所述动力特性分析方法包含以下步骤：/n利用软钢臂单点系泊系统的设计参数，建立软钢臂单点系泊系统的多体动力学模型，进行力学分析，得出所述多体动力学模型的动力学方程；/n利用安置所述海洋核动力平台的目标海域的船舶FPSO历史监测数据，筛选出海洋核动力平台所要面临特定海况的海况参数；将所述海况参数作为所述动力学方程的外力条件，得到软钢臂单点系泊系统在特定海况下的动力特性。/n

【技术特征摘要】
1.一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，所述软钢臂单点系泊系统用于定位海洋核动力平台，其特征在于，所述动力特性分析方法包含以下步骤：
利用软钢臂单点系泊系统的设计参数，建立软钢臂单点系泊系统的多体动力学模型，进行力学分析，得出所述多体动力学模型的动力学方程；
利用安置所述海洋核动力平台的目标海域的船舶FPSO历史监测数据，筛选出海洋核动力平台所要面临特定海况的海况参数；将所述海况参数作为所述动力学方程的外力条件，得到软钢臂单点系泊系统在特定海况下的动力特性。


2.如权利要求1所述的一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，其特征在于，所述软钢臂单点系泊系统包含多个单体，建立多体动力学模型的方法如下：
对各个单体以及单体之间的铰接点进行标号，根据多个单体的连接关系，将所述软钢臂单点系泊系统转化为拓扑结构图；
在所述拓扑结构图中选取一个铰接点进行切断，将呈闭环多体系统的所述拓扑结构图，转换成由单体和铰接点组成的派生树系统。


3.如权利要求2所述的一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，其特征在于，得出各个铰接点的转轴矢量的方法包含以下步骤：
根据所述派生树系统，结合所述海况参数，定义派生树系统各个铰接点的广义坐标向量以及各个单体的随体坐标系；
以软钢臂系泊系统中的单点转塔为基点得出派生树系统中各个单体的质心在随体坐标系的坐标；根据各个铰接点的广义坐标向量和各个单体的质心在随体坐标系的坐标计算出各个铰接点的转轴矢量。


4.如权利要求3所述的一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，其特征在于，计算软钢臂单点系泊系统的动力学方程的方法包含以下步骤：
根据所述派生树系统计算各个单体质心以单点转塔为基准的位置矢量；
根据各个单体质心位置矢量，结合所述切断铰接点的滑移自由度为零，列出软钢臂单点系泊系统的相对位移约束方程矩阵表达式；
将相对位移约束方程矩阵表达式转化成约束方程雅可比矩阵的表达式，结合转轴矢量、设计参数和虚功率原理得到软钢臂单点系泊系统的动力学方程。


5.如权利要求4所述的一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，其特征在于：所述拓扑结构图包含5个单体，分别为单点转塔O0、软刚臂O1、左系泊腿O2、右系泊腿O3及系泊支架O4，所述O1分别铰接于O0、O2和O3，所述O3分别铰接于O1和O4，所述O2分别铰接于O1和O4；软刚臂还表示为YOKE，所述软钢臂单点系泊系统还包含5个铰接点，分别为O0与O1的铰接点H1、YOKE与O2的铰接点H2、O1与O3的铰接点H3、O4与O3的铰接点H4、O4与O2的铰接点H5。


6.如权利要求5所述的一种软钢臂单点系泊系统的动力特性分析方法，其特征在于，计算各个铰接点的转轴矢量的方法包含以下步骤：
选取H5为切断铰接点，进行切断，生成由单体和铰接点组成的派生树系统；
根据所述派生树系统，结合海况参数，定义派生树系统各个铰接点的广义坐标向量Q和各个单体的质心在随体坐标系的随体坐标：
Q＝[q11,q1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李开宇，吴国东，彭柳，曹光明，
申请(专利权)人：武汉第二船舶设计研究所中国船舶重工集团公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42