Моделювання плавучого болларду суднового шлюзу методом кінцевих елементів
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.63.2021.01Ключові слова:
річковий шлюз, плаваючий боллард, 3D моделювання, напружено-деформований стан, метод кінцевого елементуАнотація
Одним з основних елементів швартового обладнання шлюзу є плавучий боллард.Вихід з ладу даного елемента швартового обладнання завжди призводить до великих складнощів в організації судопропуска в шлюзі, в частині розміщення судів в камері шлюзу і вимушеного виводу шлюзів з роботи для приведення плавучих боллардів робочий стан. Тому, аналіз працездатності даного елемента, як на стадії проектування, так і при експлуатації з урахуванням різних варіантів його навантаження при дії змінних зовнішніх умов, є актуальним завданням. У статті представлені результати дослідження однієї з конструкцій плавучого болларду суднового шлюзу, що знаходиться в реальній експлуатації. Дослідження проведені за допомогою методу скінченних елементів, при якому проведено 3D моделювання розглянутого пристрою і аналіз його напружено деформованого стану при різних варіантах навантаження, що враховують динаміку швартових операцій і погодні умови. Проведено порівняльний аналіз створеної скінчено-елементної моделі розглянутого пристрою з його спрощеною моделлю у вигляді пружної балкової системи з однорідним поперечним перерізом. Наведено графічну інтерпретацію результатів аналізу напружено деформованого стану розглянутого пристрою, при якому виявлені найбільш навантажені елементи конструкції. Виявлену локацію місць найбільш масштабного напружено деформованого стану запропоновано застосувати як теоретичну основу для розгортання датчиків системи попередження про стан навантаження плаваючого болларду суднового шлюзу.
Завантаження
Посилання
Felski A., Zwolak K. The Ocean-Going Ships-Challenges and Threats. Journal of Marine Science and Engineering. 2020. № 8. P. 41–50.
Иванов В.В. Усилия, действующие на объект швартовки со стороны одиночной якорной связи. Вестник МГТУ: труды Мурман. гос. техн. ун-та. 2011. Т. 14, № 4. С. 724–727.
Yang S., Ringsberg J. Towards the assessment of impact of unmanned vessels on maritime transportation safety. Realiability Engineering & System Safety. 2017. № 165. P. 155–169.
Юдин Ю. И. Переменные составляющие воздействия регулярного волнения на корпус судна Вестник МГТУ: труды Мурман. гос. техн. ун-та. 2011. Т. 12, № 3. С. 471–476.
Bergdahl L., Palm J., Eskilsson, C., Lindahl, J. Dynamically Scaled Model Experiment of a Mooring Cable. J. Mar. Sci. Eng. 2016. № 4. P. 5–12.
Johanning L., Smith G., Wolfram J. Measurements of static and dynamic mooring line dampingand their importance for floating WEC devices. Ocean Eng. 2007. № 34. P. 1918–1934.
Martinelli L., Ruol P., Cortellazzo G. On mooring design of wave energy converters: The Seabreath application. Coast. Eng. Proc. 2012. № 1. P. 3–18.
Spanos P.D., Arena F., Richichi A., Malara G. Efficient Dynamic Analysis of a Nonlinear Wave Energy Harvester Model. J. Offshore Mech. Arctic Eng. 2016. № 138. P. 40–49.
Tsukrov I., Eroshkin O., Paul W., Celikkol B. Numerical modeling of nonlinear elastic components of mooring systems. IEEE J. Ocean. Eng. 2005. № 30. P. 37–46.
Xu Z., Huang S. Numerical investigation of mooring line damping and the drag coefficients of studless chain links. J. Mar. Sci. 2014. № 13. P. 76–84.
Chai Y., Varyani K., Barltrop N. Semi-analytical quasi-static formulation for three-dimensional partially grounded mooring system problems. Ocean Eng. 2002. № 29. P. 627–649.
Pascoal R., Huang S., Barltrop N., Soares C.G. Equivalent force model for the effect of mooring systems onthe horizontal motions. Appl. Ocean Res. 2005. № 27, P. 165–172.
李荣辉, 吴红霞.长江城陵矶至武汉河段船舶大型化发 展分析.中国水运, 2010. № 10(6). P. 1–12.
Бате К.-Ю. Методы конечных элементов. М. : Физматлит. 2010. 1024 с.
Зенкевич О. С. Метод конечных элементов в технике. М. : Мир. 1975. 543 с.
Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы. М. : Мир. 1984. 428 с.
