Исследование динамики протяженных связей морских систем. В 2-х частях

Часть 1, 2014 год
В работе рассматривается, на основе сформулированного системного подхода, весь комплекс взаимосвязанных вопросов, касающихся организации численных исследований динамических характеристик протяженных связей морских систем, в зависимости от их конструктивных параметров, условий взаимодействия с другими элементами морских систем, с окружающей средой и параметрами возмущения. Определяются основные задачи динамики протяженных связей, решение которых необходимо получить в процессе проектирования морской системы, и их характерные особенности, которые необходимо конструктивно учесть при решении.
С единых позиций решаются основные вопросы выбора наиболее подходящей математической модели для динамической задачи, корректного ее упрощения, разработки эффективного, сходящегося алгоритма расчета, написания компьютерной программы и проведения технически, а также экономически, оправданных расчетов, последовательно решающих самые разнообразные задачи проектирования морских комплексов, в которые входят рассматриваемые протяженные связи.
В основном, здесь представлены результаты работ, проводившихся в Крыловском государственном научном центре в течение ряда лет с целью развития современных расчетных и экспериментально-расчетных методов исследования гидродинамики и динамики протяженных связей морских комплексов освоения океана.
Эти результаты могут представлять основу методического и программного обеспечения, которую можно рекомендовать использовать на стадии проектирования морских комплексов, с целью обеспечения их безопасного поведения в реальных условиях эксплуатации, а также с целью выбора оптимальных схем построения этих комплексов и конструктивных параметров протяженных связей.

Оглавление
Введение
Глава 1. Анализ существующих методов расчета гидродинамики и динамики морских систем с протяженными связями
1.1. Метод характеристик
1.2. Метод конечных разностей
1.3. Метод прямых
1.4. Метод конечных элементов
1.5. Метод разложений
1.6. Метод сосредоточенных параметров
1.7. Метод стержневой аппроксимации
1.8. Комбинированный метод
1.9. Метод расчета вибрации протяженной связи
1.10. Метод расчета грузонесущей связи
1.11. Формулировка общих требований к методу расчета динамики протяженных связей
Глава 2. Базовые задачи динамики протяженных связей морских систем
2.1. Группа базовых задач динамики протяженных связей различных типов буксируемых систем
2.2. Группа базовых задач динамики грузонесущих связей подъемных систем
2.3. Группа базовых задач динамики морских трубопроводов
2.4. Группа базовых задач динамики райзеров, стояков, растяжек, цепей
Глава 3. Исходная нелинейная математическая модель протяженной связи
3.1. Используемые системы координат
3.2. Система дифференциальных уравнений динамики протяженной связи
3.2.1. Математические модели для сил и моментов, действующих на протяженные связи
3.2.2. Система уравнений динамики протяженных связей в проекции на оси связанной системы координат
Глава 4. Основные линеаризованные математические модели динамики протяженной связи
4.1. Математическая модель динамики ПС, линеаризованная относительно статического решения
4.2. Математическая модель динамики ПС, линеаризованная относительно стационарного решения
4.3. Математическая модель динамики идеально гибкой протяженной связи с малыми углами наклона
4.4. Математические модели динамики протяженной связи при гармоническом возмущении
4.4.1. Математическая модель динамики протяженной связи при гармонических колебаниях, линеаризованная относительно статического решения
4.4.2. Математическая модель динамики протяженной связи при гармонических колебаниях, линеаризованная относительно стационарного решения
4.5. Статистические математические модели динамики протяженной связи
4.5.1. Динамические задачи с нерегулярным возмущением скорости на оконечностях протяженных связей
4.5.2. Динамические задачи с нерегулярным возмущением скорости по всей длине протяженных связей
4.6. Квазилинеаризованные математические модели динамики протяженной связи
Глава 5. Обоснование и разработка математических моделей для решения базовых задач динамики протяженных связей без учета крутильной и изгибной жесткости
5.1. Общий подход к расчету динамики гибких протяженных связей морских систем на основе теории сингулярных возмущений
5.2. Исходные соотношения и алгоритм общего решения задачи динамики для протяженной связи без крутильной и изгибной жесткости
5.3. Постановка краевой задачи для основной части гибкой протяженной связи
5.4. Определение углов наклона гибкой протяженной связи в динамических задачах
5.5. Решение динамической задачи для основной части гибкой протяженной связи
5.6. Пограничные решения для гибких протяженных связей
5.7. Численные решения нелинейных и линейных задач динамики протяженных связей
5.7.1. Решение плоских задач динамики при периодических возмущениях скорости на коренном конце протяженной связи
5.7.2. Учет изменения плотности среды в задачах динамики протяженной связи
5.7.3. Решение задач динамики при апериодическом возмущении скорости на протяженной связи
5.7.4. Решение задач динамики для глубоководных буксируемых систем
5.7.5. Решение пространственных задач динамики протяженных связей
5.7.6. Решение задачи о маневрировании протяженных гидроакустических антенн
5.7.7. Решение задач динамики для протяженных гидроакустических антенн при движении на прямом курсе
5.7.8. Решение задачи динамики для многосвязных буксируемых систем
5.7.9. Решение линейной задачи динамики для протяженных связей
5.7.10. Решение задач динамики протяженных связей морских систем добычи и транспортировки углеводородного сырья при гармонических колебаниях
5.7.11. Решение задач динамики протяженных связей буксируемых систем при гармонических колебаниях
5.7.12. Определение спектра частот свободных колебаний протяженной связи
5.7.13. Решение статистических задач динамики для протяженных связей
5.7.14. Решение задач динамики протяженных связей в переходных процессах особо большой длительности

Часть 2, 2015 год
В работе рассматривается, на основе сформулированного системного подхода, весь комплекс взаимосвязанных вопросов, касающихся организации численных исследований динамических характеристик протяженных связей морских систем, в зависимости от их конструктивных параметров, условий взаимодействия с другими элементами морских систем, с окружающей средой и параметрами возмущения. Определяются основные задачи динамики протяженных связей, решение которых необходимо получить в процессе проектирования морской системы, и их характерные особенности, которые необходимо конструктивно учесть при решении.
С единых позиций решаются основные вопросы выбора наиболее подходящей математической модели для динамической задачи, корректного ее упрощения, разработки эффективного, сходящегося алгоритма расчета, написания компьютерной программы и проведения технически, а также экономически, оправданных расчетов, последовательно решающих самые разнообразные задачи проектирования морских комплексов, в которые входят рассматриваемые протяженные связи
В основном, здесь представлены результаты работ, проводившихся в Крыловском государственном научном центре в течение ряда лет с целью развития современных расчетных и экспериментально-расчетных методов исследования гидродинамики и динамики протяженных связей морских комплексов освоения океана.
Эти результаты могут представлять основу методического и программного обеспечения, которую можно рекомендовать использовать на стадии проектирования морских комплексов, с целью обеспечения их безопасного поведения в реальных условиях эксплуатации, а также с целью выбора оптимальных схем построения этих комплексов и конструктивных параметров протяженных связей.

Оглавление
Основные обозначения и сокращения
Глава 6. Обоснование и разработка математических моделей для решения базовых задач динамики протяженных связей с учетом жесткости на изгиб и кручение
6.1. Математическая модель и алгоритм расчета протяженных связей с конечным значением относительной жесткости на изгиб и кручение
6.2. Методы учета малой относительной изгибной жесткости расчете статики и динамики протяженных связей
6.3. Пограничные решения для определения влияния згибной жесткости на напряженно-деформированное состояние протяженных связей в пространственных стационарных задачах
6.4. Пограничные решения для определения влияния згибной жесткости на напряженно-деформированное состояние протяженных связей в пространственных нестационарных задачах
6.5. Математическая модель и алгоритм расчета пространственной стационарной задачи при асимптотической оценке влияния згибной жесткости по длине протяженной связи
6.6. Математическая модель и алгоритм расчета пространственной нестационарной задачи при асимптотической оценке влияния згибной жесткости по длине протяженной связи
6.6.1. Определение углов наклона в нестационарной задаче ля протяженной связи с учетом изгибной жесткости
6.6.2. Определение скоростей и эффективного натяжения в нестационарной задаче для протяженной связи учетом изгибной жесткости
6.6.3. Нестационарные пограничные решения при асимптотическом чете изгибной жесткости на основной части протяженной связи
6.6.4. Общий алгоритм расчета динамики протяженной связи при асимптотическом учете жесткости на изгиб
6.7. Алгоритм решения статистических задач динамики протяженной связи с учетом жесткости на изгиб
Глава 7. Математическая модель и алгоритм расчета динамики грузонесущей связи спускоподъемной системы
7.1. Математическая модель и алгоритм расчета динамики ГНС подъемной системы без учета силы неупругого внутреннего сопротивления
7.2. Математическая модель и алгоритм расчета динамики грузонесущей связи спускоподъемной системы с асимптотическим четом силы неупругого внутреннего сопротивления
7.3. Математическая модель и алгоритм расчета динамики грузонесущей связи спускоподъемной системы с полным учетом силы неупругого внутреннего сопротивления
Глава 8. Методы расчета динамики сложных комплексов из протяженных связей морских систем
8.1. Решения стационарных задач для протяженных связей морских систем с использованием соотношений теории цепной линии
8.2. Обоснование и разработка на основе теории обобщенных функций метода сосредоточенных параметров расчете динамики протяженных связей морских систем
8.2.1. Общая постановка задачи динамики протяженных связей решений методом сосредоточенных параметров
8.2.2. Особенности использования обобщенных функций решении задачи динамики жестких протяженных связей
8.2.3. Общие соотношения метода сосредоточенных параметров для обобщенных функций
8.2.3.1. Соотношения для компонент внутренних усилий
8.2.3.2. Соотношения для кривизны и углов наклона протяженной связи
8.2.3.3. Соотношения для угловых скоростей на протяженной связи
8.2.3.4. Соотношения для линейных скоростей на протяженной связи
8.2.3.5. Соотношения для уравнений равновесия сил
8.2.3.6. Соотношения для уравнений равновесия изгибных моментов
8.2.3.7. Соотношения для определения координат протяженной связи
8.3. Решение стационарных задач для протяженных связей о методу сосредоточенных параметров при конечных относительных жесткостях на изгиб и кручение
8.4. Решение нестационарных задач для протяженных связей о методу сосредоточенных параметров при конечных относительных жесткостях на изгиб и кручение
8.5. Решение стационарных задач для протяженных связей по методу сосредоточенных параметров с асимптотическим четом малых относительных жесткостей на изгиб и кручение
8.6. Разработка алгоритмов решения стационарной задачи ля протяженной связи по методу сосредоточенных параметров учета жесткостей на изгиб и кручение
8.7. Решение нестационарных задач для протяженных связей о методу сосредоточенных параметров при малых относительных жесткостях на изгиб и кручение
8.8. Разработка алгоритма решения нестационарной задачи для протяженных связей сложных морских систем методом сосредоточенных параметров
Глава 9. Методы расчета вихревой вибрации протяженных связей для морских комплексов освоения шельфа
9.1. Общая математическая модель вибрации протяженных связей орских систем без учета изгибной и крутильной жесткости
9.2. Уравнения регрессий для основных параметров вибрации протяженных связей
9.3. Основные допущения методов расчета вибрации протяженных связей
9.4. Математические модели основных типов вибрации протяженных связей
9.5. Энергетическая квазилинеаризация систем дифференциальных уравнений вибрации протяженных связей
9.6. Алгоритмы расчета основных типов вибрации протяженных связей без учета изгибной и крутильной жесткости
9.7. Математические модели и алгоритмы расчета вибрации протяженных связей морских систем с учетом изгибной и крутильной жесткости
Литература