15锚的受力平衡分析如图六所示,锚一共受到4个力的作用,分别是海底给锚的支持力,锚自身的重力,
锚受到的海底给它的摩擦力,以及锚链给锚的拉力。
6
f图6锚受力分析图
由图可知要使锚受力平衡,应该要使锚的水平方向和竖直方向都保持平衡,可以得到如下表达式:
TmcosFfTmsi
FNGm
512系泊系统垂直高度分析根据上文受力分析,我们可以简单得到系泊系统各部分的高度,在此我们定义,系
泊系统的总高度为H,浮标的水中垂直高度为Hb,钢管的水中垂直高度为Hg,钢桶的
水中垂直高度为Ht,锚链的水中垂直高度为Hl。首先浮标的垂直高度就为浮标的浸水深度,因此
Hbh
其次钢管的水中垂直高度为4节钢管的长度总和,每节钢管长度是它们各自的长度乘以它们的倾斜程度,因此
4
Hglgcosii1
然后钢管的水中垂直高度等于它的长度乘以它的倾斜程度
Htltcos5
最后由于锚链可以近似的看成无弹性的悬垂线,因此它的垂直高度可以用微元法积分得到
将该式拆开得到
Hl
6
225
dssi
0
d
Hl
6
225si
dscosdsd
0
因此我们可以得到系泊系统的总高度H为
HHbHgHtHl
514浮标游动距离分析如图七所示首先我们定义浮标的游动距离为锚链到浮标中点的距离。
7
f图7浮标游动距离示意图
和系泊系统垂直高度分析类似根据上文的受力分析我们也可以得到系泊系统各部分的水平距离从而得到浮标的游动距离在此我们定义,浮标的游动距离为S,钢管的水平距离为Sg,钢桶的水平距离为St,锚链的水平距离为Sl。
用与系泊系统垂直高度类似的分析方法我们可以得到
4
Sglgsi
ii1
Stltsi
5
Sl
6
225
dcos
0
d
因此浮标的游动距离就为这三部分的水平距离之和
SSgStSl
514模型的求解算法5141浮标部分求解
首先我们假设浮标的吃水深度h已知,由此进行分析,由上文对浮标的分析我们已经知道
fbgV
F0625Sv2在h已知的条件下我们就可以算出F与fb,将这两个值代入下式
fbT1cos1GbFT1si
1
就可以解出T1和1。5142钢管部分求解
在已经得到T1和1后,我们分析钢管部分,根据上文钢管一的受力分析表达式
Gg1T2
T1
si
1
cos2fg1T2si
2
T1
cos1
05T1Lgsi
1105T1Lgsi
21
8
f三个方程三个未知数,我们就可以算出T2和2和1的大小,依次类推将T2和2代
入钢管二的受力分析表达式
Gg2T3
T2
si
2
cos3fg2T3si
3
T2
cos2
05T2Lgsi
2205T2Lgsi
32
我们就可以算出T3和3,再将T3和3代入钢管三的受力分析表达式,再将求出的
结果代入钢管四的受力分析表达式,就可以得到T4r