考虑松弛-张紧效应深海系缆冲击张力研究结题摘要

在深海采油系统中，当系泊的平台浮体发生大幅运动时，系泊缆绳会发生松弛-张紧的变化，引起缆绳内张力的迅速增大，导致缆绳的破坏。 本研究针对系缆的实际布置状况，考虑系缆松弛-张紧效应，建立了系缆松弛-张紧状态的动力学方程，分析了系缆的运动特性，发现系泊系统在松弛-张紧状态的运动与松弛、张紧不同，存在概周期和倍周期运动。采用双曲函数展开法，计算得到了系缆的张力曲面，发现系统中存在多解现象，而松弛-张紧的出现是其中的两种。采用实验方法，研究了系缆松弛-张紧情况下的张力问题，测试得到了不同参数条件下的冲击张力；测试分析了缆绳内张力的波动特性，得到激励端与固定端的张力有相位差，发现其大小与缆绳长度、激励频率、缆绳材料等因素有关。设计了三维非接触式测量系统，测试得到缆绳的倍周期运动特性，证明缆绳的运动特性分析的正确性。本文的一些研究方法在斜拉索桥的拉索、覆冰输电导线舞动等方面也得到了应用。 本项目的研究成果，目前发表论文12篇，其中sci检索论文4篇，Ei检索论文9篇，培养毕业硕士研究生3名，在读博士生2名。 2100433B

在深海采油系统中，当系泊的平台浮体发生大幅运动时，系泊缆绳会发生松弛-张紧的变化，引起缆绳内张力的迅速增大，导致缆绳的破坏。本研究针对系缆的实际布置状况，考虑系缆松弛-张紧效应，建立系缆松弛-张紧状态的动力学方程。研究缆绳内质点的运动特性，分析缆绳上不同位置的运动速度和加速度，确定平台浮体运动引起的松弛-张紧过程缆绳上运动最剧烈位置，分析该位置的冲击运动动力特性，包括运动失稳、概周期、分岔和混沌运动。研究缆绳松弛-张紧过程冲击张力的变化规律，考虑缆绳大变形，分析缆绳的不同位置处的冲击张力与缆绳运动、速度和加速度之间的关系，确定引起缆绳冲击张力时浮体运动的临界参数域。本成果可揭示高海情下缆绳松弛-张紧过程的复杂动力学特性和转变机理，发现系泊系统更为复杂的动力学行为及其发生的条件，揭示缆绳破坏的机理和控制方法，为海洋工程系泊系统的设计和安全评估奠定理论基础。

从效果上来说，采用弹簧结构的张紧器其建构简单价格便宜，因此使用较为普遍，而采用橡胶部件的张紧器，由于橡胶的良好的弹性性能，寿命较弹簧长，不过其对橡胶的性能要求比较高，价格较为昂贵，因此使用情况较少，通常应用在高端机械设备上。

常用的张紧方法有：

1、用调整中心距张紧。

2、用张紧装置张紧。中心距不可调时使用张紧轮，张紧轮一般压在松边靠近小轮处。张紧轮可以是链轮，也可以是无齿的辊轮。张紧轮的直径应与小链轮的直径相近。辊轮的直径略小，宽度应比链约宽5mm，并常用夹布胶木制造。张紧轮张紧装置有自动张紧式和定期张紧式两种。前者多用弹簧、吊重等自动张紧装置；后者用螺栓、偏心等调整装置。另外，还有用托板、压板张紧 。

具有调整履带张紧力和缓冲性能的装置。