海上风机吊装船动力系统设计与桩腿和船体强度分析.pdf

论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名: 日期: 学位论文使用授权声明江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿,可以将学位论文的全部或部分上网公布,有权向国家有关部门或机构送交并授权其保存、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电子文稿的内容和纸质论文的内容一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅。研究生签名: 导师签名: 日期: 日期分类号: 密级: 公开学号:099010004 硕士学位论文海上风机吊装船动力系统设计及桩腿和船体强度分析学生姓名马义猛指导教师姚震球副教授江苏科技大学二O一二年三月 A Thesis Submitted in Fulfillmentof theRequirements forthe Degree ofMaster of Engineering The Dynamic System Design of Offshore Wind Turbine Installation Vessel and The Strength Analysis of Legs and Hull Submitted by Ma Yimeng Supervised by Vice Professor Yao Zhenqiu Jiangsu University of Science and Technology March, 2012 摘要 I 摘要为了解决能源日益紧缺的危机,大力发展可再生、无污染的风力发电已成为各国政府最重要的能源政策。海上风电场建设发展速度非常迅猛。我国沿海拥有非常丰富的风能资源,且开发利用条件良好。建设海上风电场的关键设备—海上风机吊装船是一种全新的海洋工程船舶,具备自航、自升、运输、起重等复合功能。由于这种新型船舶具有升降桩腿、大型起重设备、较大的甲板荷载,长深比和宽深比均已超出现行规范要求,国内尚无专门规范可用于直接指导该船型的设计,本文开展了全船动力系统设计及桩腿和船体结构强度有限元分析。根据海上风机吊装船船型和作业特点及装备情况,开展了全船各类动力系统的需求分析,提出了全电力系统解决方案,即采用电力推进和船体平台升降、起重的电液动力系统,完成了全船动力系统的方案设计和各分系统设备选型。全电力系统解决方案,设备配置合理,经济性好。采用PATRAN/NASTRAN软件建立了全船结构有限元模型,通过对该船的运输、自升、起吊等不同作业状况的分析,确定了典型工况,并进行了典型工况下的载荷分析和计算工作,得到了全船详细应力分布、变形情况。计算分析结果可以为海上风机吊装船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,对该类型船的设计开发也具有指导意义。开展了桩腿在风、浪、流等环境载荷作用下的研究。利用MATLAB编程得到了随时间和空间变化的波浪载荷。选取风、浪、流组合下最危险环境工况,进行了桩腿的静力分析,得出桩腿的应力分布、变形情况;在五阶斯托克斯波作用下,进行了桩腿的动力响应分析,得到了桩腿随时间变化的应力及位移响应曲线。动力响应分析结果与静力分析结果吻合。该静、动力分析方法对海上平台等装备的开发具有一定的参考和借鉴作用。关键词: 海上风机吊装船;动力系统;全船有限元;桩腿强度;静力分析;动力响应分析; Abstract II Abstract In order to solve the energy crisis of growing shortage, vigorously developing renewable, no pollution’s wind power has e the most important energy policyof the governments. Sothe sea wind farm constructionsare developing very fast. China's coastal have very rich wind energy resources and the development usingconditionsare the key equipment for sea wind farm constructions,the offshore wind turbine installation vessel is a new type ship