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拖曳锚在海床土中的运动方向

作　者: 张信伟
导　师: 刘海笑
学　校: 天津大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 拖曳锚运动方向海床土理论研究模型实验
分类号: TU476
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 21次
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内容摘要

拖曳锚是深海系泊系统的重要组成,但在工程应用中仍存在无法精确定位的技术障碍,准确预测其在海床土中的嵌入运动轨迹具有重要意义。拖曳锚在海床土中的运动方向是锚板运动轨迹和极限嵌入深度等研究的基础,是拖曳锚重要运动特性之一。如何计算和测量锚板在土体中的运动方向这一专题在国际范围内尚未展开研究,相关的研究资料相当匮乏,更没有可靠的研究结果。本文从理论推导和模型实验两方面研究了拖曳锚的运动方向。理论方面,引入运动方向角,提出拖曳锚在海床土(粘土和沙土)中的受力模型,并以此为基础,以拖曳锚沿着所需拖曳力最小的方向运动为原理,通过完备的理论计算,得到拖曳锚在海床土中确定的运动方向。本文采用楔形锚板和矩形锚板两种基本的锚板形态,得出了不同形态锚板的运动方向,并考察了各参数对计算结果的影响。此理论研究具普适性,研究方法适用于任何锚板,具有显著的研究意义。模型实验方面,在已有的实验平台基础上,提出了拖曳锚在土中运动方向的新型探测技术。实验设计了四种不同形态的模型锚板进行运动方向的实验考察,通过传感器测量和人工探测轨迹相比较的方法,绘出锚板运动轨迹曲线族,最后由误差计算得到了锚板精确的运动方向角。通过实验研究,对前述拖曳锚运动方向的理论研究进行考察,同时,本实验方法可有效应用于任意拖曳锚的实验室模型水槽实验和现场实验的运动方向探测,对拖曳锚的理论及实验研究具有重大意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 引言  7-8
  1.2 拖曳锚运动方向研究现状  8-11
    1.2.1 理论研究现状  8-9
    1.2.2 实验研究现状  9-11
  1.3 本文的创新点及主要工作  11-13
第二章拖曳锚运动方向理论模型  13-17
  2.1 受力模型  13-14
  2.2 理论分析原理  14-15
  2.3 理论求解过程  15-16
  2.4 小结  16-17
第三章楔形锚板运动方向理论研究  17-38
  3.1 楔形锚板受力计算及平衡方程  17-20
    3.1.1 粘土中拖曳锚受力计算  17
    3.1.2 沙土中拖曳锚受力计算  17-19
    3.1.3 楔形锚板平衡方程  19-20
  3.2 运动方向求解  20-24
  3.3 楔形锚板运动方向参数考察  24-36
    3.3.1 基本参数取值  24-26
    3.3.2 粘土中参数考察  26-31
    3.3.3 沙土中参数考察  31-36
  3.4 小结  36-38
第四章矩形锚板运动方向理论研究  38-53
  4.1 矩形锚板受力计算及平衡方程  38-40
    4.1.1 矩形锚板受力计算  38
    4.1.2 矩形锚板平衡方程  38-40
  4.2 运动方向求解  40-42
  4.3 参数考察  42-51
    4.3.1 粘土中的参数考察  43-47
    4.3.2 沙土中的参数考察  47-51
  4.4 小结  51-53
第五章拖曳锚运动方向的实验研究  53-70
  5.1 实验设计  53-57
    5.1.1 实验原理  53-54
    5.1.2 模型实验介绍  54-56
    5.1.3 实验工况  56-57
  5.2 实验考察  57-68
    5.2.1 实验重复性考察  57-59
    5.2.2 运动方向考察  59-68
  5.3 实验结果与理论计算相对比  68-69
  5.4 小结  69-70
第六章结论与展望  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 展望  71-72
附录Ⅰ矩形锚板实例计算  72-74
附录Ⅱ实验锚论实例计算  74-75
参考文献  75-78
发表论文和参加科研情况说明  78-79
致谢  79

拖曳锚在海床土中的运动方向

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