亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        系泊系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

        2017-12-08 16:08:49陳桂糖任馳遠鄧秋福余莎黃輝紅蒲思蓓
        科技資訊 2017年30期
        關(guān)鍵詞:牛頓

        陳桂糖++任馳遠++鄧秋福++余莎++黃輝紅++蒲思蓓

        DOI:10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.040

        摘 要:對于系泊系統(tǒng)的設(shè)計問題,以懸鏈線方程為基礎(chǔ),通過靜力平衡和剛體力矩平衡理論確定系泊系統(tǒng)中各個參數(shù)之間的聯(lián)系,推導(dǎo)出系泊系統(tǒng)整體的數(shù)學(xué)模型。再利用牛頓-拉夫遜迭代對其進行求解,最終得到不同海況下鋼桶和各節(jié)鋼管的傾角、浮標的吃水深度及游動區(qū)域、錨鏈的形狀及約束條件下的重物球的質(zhì)量等結(jié)果,并給出最優(yōu)系泊系統(tǒng)設(shè)計的方案。

        關(guān)鍵詞:系泊系統(tǒng) 懸鏈線 靜力平衡 鋼體力矩平衡 牛頓-拉夫遜迭代

        中圖分類號:P75 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2017)10(c)-0040-04

        系泊系統(tǒng)是近淺海觀測網(wǎng)的重要組成部分,如何設(shè)計最優(yōu)的系泊系統(tǒng)從而促進信號的傳播具有重要意義。針對系泊系統(tǒng)設(shè)計問題,基于2016年全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽A題所提供的近淺海觀測網(wǎng)傳輸接點的相關(guān)數(shù)據(jù),首先運用懸鏈線方程推導(dǎo)出錨鏈的數(shù)學(xué)模型,再根據(jù)靜力平衡和力矩平衡理論建立其余各部件的平衡狀態(tài)方程,通過Newton-Raphson迭代對其進行求解,最終得到系泊系統(tǒng)整體的數(shù)學(xué)模型。在模型的基礎(chǔ)上,給出具體的設(shè)計結(jié)果,即確定錨鏈的型號、長度和重物球的質(zhì)量,使得系泊系統(tǒng)能夠在風(fēng)速和水速最大時以及潮汐現(xiàn)象導(dǎo)致的海水深度變化的情況下,使得浮標的吃水深度和游動區(qū)域及鋼桶的傾斜角度盡可能小。

        1 模型假設(shè)

        (1)靜力分析時,忽略波浪對系統(tǒng)載荷的影響。

        (2)忽略錨鏈的彈性形變[1]。

        (3)浮標所受的風(fēng)力方向平行于海平面方向。

        (4)在風(fēng)力作用下,浮標的上表面平行于海平面,不與海平面呈一定夾角。

        (5)錨泊系統(tǒng)各部件視為鋼體,不會發(fā)生形變。

        2 模型建立

        2.1 結(jié)構(gòu)簡圖

        近淺海觀測網(wǎng)的某傳輸節(jié)點結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

        2.2 錨鏈的受力分析

        如圖2所示,錨鏈受到的力有自身重力WS、錨拉力T1、鋼桶拉力T2。

        不考慮錨鏈的彈性,按照靜力懸鏈線理論可以推導(dǎo)出錨鏈的數(shù)學(xué)模型[2]:

        其中,S為錨鏈長度;TH為錨鏈水平拉力;H為懸鏈線水平距離;Z為懸鏈線豎直距離;θ1為錨鏈末端與海床的夾角;θ2為錨鏈上接點切線方向與水平方向的夾角;W為單位長度質(zhì)量。

        2.3 鋼桶的受力分析

        如圖3所示,鋼桶受到的力有自身重力G2、重物球的重力G0、浮力B2、錨鏈拉力Tx1與Ty1、鋼管拉力Tx2與Ty2。

        鋼桶處于靜力平衡狀態(tài),將鋼桶視為質(zhì)點,根據(jù)鋼桶的垂直和水平方向受力平衡可以得到:

        同時,將鋼桶視為鋼體,它處于力矩平衡狀態(tài),因此,以鋼桶上鉸鏈接點為轉(zhuǎn)軸,按照力矩平衡關(guān)系得到:

        其中,鋼桶的質(zhì)量m2和重物球的質(zhì)量m0,有鋼桶重力G2=m2g,重物球重力G0=m0g;鋼桶的直徑d2及長度l2,有鋼桶的浮力為:

        2.4 鋼管和浮標的受力分析

        鋼管和浮標的受力分析[3]與鋼桶類似,在此不再贅述了。

        2.5 臨界條件分析

        在水平風(fēng)力較大時,錨鏈被拉緊,錨鏈的海底夾角為正,即θ1≥0,按照前述的懸鏈線模型可以求解;而當風(fēng)力較小時,錨鏈下端沉在海底,此時不能使用標準的懸鏈線模型描述錨鏈狀態(tài)。因此,需要單獨對拖地形態(tài)下的錨鏈建立數(shù)學(xué)模型。錨鏈拖地狀態(tài)如圖4所示。

        當錨鏈拖底時,拖底段的錨鏈是一條直線,不滿足懸鏈線模型,只有錨鏈開始從海底升起后,才滿足懸鏈線方程。此時,錨鏈與海底相切,即錨鏈與海底的夾角為零,即將θ1為恒值0,得到錨鏈的數(shù)學(xué)模型如下:

        3 模型求解

        3.1 問題1的求解

        3.1.1 臨界風(fēng)速

        風(fēng)速較大時,錨鏈不會拖底,而風(fēng)速較小時,錨鏈拖底,本文稱使得錨鏈恰好拖底時的風(fēng)速為臨界風(fēng)速。由于高于和低于臨界風(fēng)速的錨鏈模型不同,因此本文首先找出錨泊系統(tǒng)的臨界風(fēng)速。本文首先使用標準懸鏈線模型模擬不同風(fēng)速下的錨鏈海底夾角,如圖5所示。

        由圖5可知,當風(fēng)速大于22.34m/s時,錨鏈的海底夾角大于0°,而當風(fēng)速小于22.34m/s時,該夾角小于0°,這與海底是平面矛盾,因此,得到該錨泊系統(tǒng)的臨界風(fēng)速約為22.34m/s。

        3.1.2 不同風(fēng)速的結(jié)果

        當風(fēng)速分別為12m/s和24m/s時,鋼桶和各鋼管與豎直方向的傾斜角度、吃水深度、浮標游動區(qū)域如表1所示。

        3.1.3 不同風(fēng)速下的錨泊系統(tǒng)幾何形態(tài)

        根據(jù)MATLAB編程繪圖,可以得到風(fēng)速分別為12m/s和24m/s時系泊系統(tǒng)錨鏈的形狀,并且可以得到浮標的具體位置,如圖6所示。

        3.2 問題2的求解

        風(fēng)速為36m/s時,重物球質(zhì)量1200kg的錨泊系統(tǒng)狀態(tài),結(jié)果如表2所示。

        由表2可知,在海面風(fēng)速為36m/s,重物球的質(zhì)量為1200kg條件下,鋼桶的傾斜角度9.59°>5°,使得設(shè)備的工作效果較差,錨鏈在錨點與海床的夾角20.53°>16°,使得錨會被拖行,故我們需要不斷調(diào)節(jié)重物球的質(zhì)量,使得鋼桶的傾斜角度不超過度,錨鏈在錨點與海床的夾角不超過16°。

        3.2.1 重物球質(zhì)量的優(yōu)化

        根據(jù)題設(shè),調(diào)節(jié)重物球的質(zhì)量,使得鋼桶的傾角β1≤5°,且錨鏈在錨點與海床的夾角θ1≤16°,利用MATLAB編程得到臨界重物球的質(zhì)量介于2140~2150kg之間,繪制圖7,故重物球的質(zhì)量應(yīng)滿足m0≥2140kg。

        本文進行重物球大概范圍的查找,可以得到隨著重物球質(zhì)量的增加,傾斜角度隨之減小,得到最小重物球質(zhì)量應(yīng)該在2140~2150kg之間;再對重物球的質(zhì)量進行細分,使之達到最優(yōu),由圖7可知,滿足鋼桶的傾角β1≤5°條件的最小質(zhì)量為2050kg,滿足錨鏈在錨點與海床的夾角θ1≤16°條件的最小質(zhì)量為2148kg,當同時滿足這兩項條件的重物球質(zhì)量應(yīng)2148kg。

        3.2.2 優(yōu)化后的錨泊系統(tǒng)狀態(tài)

        優(yōu)化后,當重物球的質(zhì)量為2148kg時,錨泊系統(tǒng)各參數(shù)的值如表3所示。

        且得到浮標的具體位置,如圖8所示。

        4 結(jié)語

        在系泊系統(tǒng)的設(shè)計中,本文使用靜力平衡、鋼體力矩平衡將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型,再利用迭代運算將抽象的問題具體化,從而給出了最優(yōu)系泊系統(tǒng)設(shè)計的方案。

        優(yōu)點:問題1,2建立的是二維空間下錨泊系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,在一定程度上簡化了模型,使模型更容易實現(xiàn)。模型的計算采用專業(yè)數(shù)學(xué)軟件,可行度高,便于推廣。

        缺點:在模型的建立過程中,本文把錨泊系統(tǒng)的各部件都視為了剛體,不發(fā)生形變,但實際上錨泊系統(tǒng)的各部件會發(fā)生形變。因此模型求得的結(jié)果與實際結(jié)果還是有一定差距。

        參考文獻

        [1] 肖越.系泊系統(tǒng)時域非線性計算分析[D].大連理工大學(xué)船舶工程學(xué)院,2006.

        [2] 楊鑫.錨泊系統(tǒng)的快速計算及其應(yīng)用[D].大連理工大學(xué),2015.

        [3] 王磊.單點系泊系統(tǒng)的動力學(xué)研究[D].中國海洋大學(xué),2012.endprint

        猜你喜歡
        牛頓
        “牛頓第一定律”知識鞏固
        牛頓第一定律的不同表述
        牛頓的實驗室
        『牛頓第一定律』知識鞏固
        解讀牛頓第一定律
        牛頓忘食
        來之不易的牛頓第一定律
        風(fēng)中的牛頓
        失信的牛頓
        牛頓第一定律的理解與應(yīng)用
        大量漂亮人妻被中出中文字幕| 色狠狠一区二区三区香蕉蜜桃| 日韩午夜在线视频观看| 日本岛国一区二区三区四区| 色综合久久久无码中文字幕| 老熟女高潮一区二区三区| 手机看片福利日韩国产| 手机在线国产福利av| 日本少妇高潮喷水视频| 国产麻豆精品久久一二三| 91视频爱爱| 中文字幕文字幕一区二区| 九九影院理论片私人影院| 精品国内自产拍在线观看| 一区二区视频观看在线| 国产黄色一级大片一区二区 | 无码a∨高潮抽搐流白浆| 亚洲天堂av免费在线看| av天堂中文亚洲官网| 精品国产免费一区二区三区香蕉| 看曰本女人大战黑人视频| 久久精品中文字幕久久| 国产一区二区三区口爆在线| 国产av一区二区精品凹凸| 最新四色米奇影视777在线看| 免费人成视频网站在线观看不卡| 国产影片一区二区三区| 一本久久伊人热热精品中文字幕 | 亚洲色偷偷偷综合网另类小说 | 日韩人妻中文无码一区二区| 欧美人与动牲交a欧美精品| 久久这里有精品国产电影网| 国产91极品身材白皙| 日韩人妻无码一区二区三区久久| 狠狠噜天天噜日日噜| 日本在线一区二区三区观看| 精品久久av一区二区| 国产精品igao视频| 99久久亚洲国产高清观看| 亚洲精品岛国av一区二区| 又色又爽又黄还免费毛片96下载|