系泊系统的设计问题.PDF

系泊系统的设计问题 摘要 本文建立了系泊系统设计模型，以浮标的吃水深度、游动区域和钢桶的倾斜 角度的最小值为目标函数，以锚链型号、锚链总长度和重物球的质量为设计变量， 利用受力平衡的原理，建立多目标规划模型，用MATLAB 求得最优解，从而使 系统达到较佳的工作状态。 针对问题一，建立系泊系统的内部参数模型，研究在风速分别为12m/s和 24m/s 时的内部参数变化。首先，对整个系泊系统内部进行受力分析，根据受力 平衡原理，可得一方程组；其次，利用悬链线方程求得最短链长，将其与已知链 长进行比较，从而判断锚链是否拖地；最后，针对拖地或不拖地的具体情况求解， 得到所需内部参数，结果如下： （两种情况下的锚链均拖地） 锚链悬链线 浮标吃 游动区 钢管1 钢管2 钢管3 钢管4 钢桶 部分形状 风速 水深度 域半径 倾角（º） 倾角（º） 倾角（º） 倾角（º） 倾角（º） x （m） (m) y a(ch 1) a 12m/s 0.97511 0.98084 0.98664 0.99251 0.99845 0.73476 15.30378 a 32 24m/s 3.72685 3.74799 3.76938 3.79101 3.81289 0.74896 18.44637 a 32 为检验模型的合理性及准确性，我们对结果进行灵敏度分析，可以发现：当 风速或重物球质量变化时，浮标吃水深度和钢桶倾斜角度的改变量很小，说明灵 敏度较低，模型的稳定性较高，模型较为合理。 针对问题二，建立角度-重物球质量关系模型，研究满足角度限制条件下的 重物球质量范围。首先，针对36m/s 的风速，利用问题一建立的模型求解内部参 数的解，结果发现此时的锚被拖动滑行，结果如下： （此时锚链被拖行） 锚链悬链线 游动区 钢管1 钢管2 钢管3 钢管4 钢桶 部分形状 风速 域半径 倾角（º） 倾角（º） 倾角（º） 倾角（º） 倾角（º） x (m) y ach （ 1) a 36m/s 7.92658 7.96945 8.01278 8.05658 8.10086 +∞ a 31 5º 16º