卷扬式垂直升船机纵向地震下TMHCF耦合动力学分析

作者：肖童; 张阳; 廖乐康; 于庆奎; 吴永妍; 石端伟^*

来源：武汉大学学报(工学版), 2023, 56(05): 634-642.

DOI：10.14188/j.1671-8844.2023-05-015

• 钢丝绳卷扬式垂直升船机
• 塔柱
• 纵向地震
• TMHCF耦合动力学模型
• 时程响应

针对钢丝绳卷扬式垂直升船机纵向地震下的动力学特性问题，建立了升船机塔柱二维纵向集中质量等效模型，提出了分析升船机纵向地震下时程响应的新理论模型，研究了承船厢纵倾稳定性及升船机各系统的响应特性。以预研中的200 m级钢丝绳卷扬式垂直升船机为研究对象，建立了考虑系统阻尼的塔柱（tower,T）-主提升机械传动系统（main hoist mechanical transmission system,M）-液压调平系统（hydraulic leveling system,H）-承船厢（ship chamber,C）-厢内浅水晃动（shallow fluid sloshing,F）(TMHCF)的耦合动力学模型，运用4阶定步长龙格库塔法对耦合系统进行时程响应计算。结果表明：塔柱的二维串联多自由度集中质量等效模型能够较准确地反映塔柱纵向的模态特性，与三维有限元模型的固有频率误差不超过5.6%;TMHCF各子系统中，响应速度最快的是液压调平子系统，稳定性最好的是塔柱子系统；与液压动态调平工作状态相比，纵向地震下承船厢子系统纵倾运动稳定性降低了8.4%，但设计吊点中心距62.0 m可以保证承船厢在纵向地震下的纵倾运动稳定性，安全系数不低于1.088。

• 单位
  武汉大学; 长江勘测规划设计研究院; 水力机械过渡过程教育部重点实验室; 湖北科技学院