柱形内波观测浮标的设计与稳定性分析

• 作者: 刘浩 陈亮 王火平 连伟琪 曲志平 熊学军
• 来源期刊: 海岸工程
• 学科: 地球科学
• 关键词: 海洋观测浮标 内波 横摇 纵摇 AQWA软件
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 页码范围: 261-268
• 页数: 8页
• 分类号: P715.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-3682.2021.04.002

摘要

通过海面浮标实现内波流观测数据的实时传输,对于海洋油气开发的内波流预警安全保障具有非常重要的意义.安装在海面浮标上的海流观测设备(如ADCP)对浮标姿态有较高要求,本文设计了48种不同尺寸的柱形观测浮标,采用Solid Works软件和ANSYS Workbench 2020软件,分析比较了在外界载荷相同的情况下,不同外形参数柱形观测浮标的横摇变化情况.分析结果表明:①在保证充足浮体浮力情况下,当浮体高度为1.3 m时,对于所有浮体样品直径,柱形观测浮标在1～20 s周期波浪影响下,其横摇角度均可不超过20°.②当直径不小于0.6 m时,对于所有浮体样品高度,其横摇角度在周期为1～20 s的波浪下均不超过20°;当浮体直径为0.7 m时,柱形观测浮标最稳定,其横摇角度最大不超过10°.③对于48种不同尺寸柱形观测浮标,浮体高度为1.2～1.3 m,浮体直径为0.6～0.7 m时,柱形观测浮标最为稳定.④当浮体高度为1.4 m或1.5 m,直径为0.4 m时,由于高频波浪影响,其最大横摇角度甚至会超过90°,这与柱形观测浮标固有频率与波浪频率发生共振有关.研究结果对于小型浮标设计和表面浮标观测剖面流具有重要的参考意义.