[发明专利]一种超大型打桩船变幅油缸的受力优化方法

说明书

本发明公开了一种超大型打桩船变幅油缸的受力优化方法，包括以下步骤：确定设计变量；将设计变量输入Exce l软件中；确定目标函数：油缸的最大拉力和最大推力；确定约束条件：桩架在搁置状态下，约束桩架后夹角结构不与主甲板干涉；将油缸的活塞杆上端铰接在油缸第二上铰点时与油缸的活塞杆上端铰接在油缸第一上铰点时的最大安装长度约束为近似相等；将油缸的活塞杆上端铰接在油缸第二上铰点时与油缸的活塞杆上端铰接在油缸第一上铰点时的最小安装长度约束为近似相等；对油缸自身结构进行约束；将目标函数和约束条件输入到Exce l软件中计算油缸受力。本发明不需要软件编程，就能方便地找到变幅油缸受力较优时桩架和变幅油缸的布置尺寸。

技术领域

本发明涉及一种超大型打桩船变幅油缸的受力优化方法。

背景技术

变幅油缸是桩架式打桩船的关键设备，不仅涉及到船舶使用的安全性，而且由于油缸造价非常昂贵，合理制定参数是控制成本的关键，因此优化变幅油缸的受力，对于提高设备安全性和降低设备购置成本非常重要。目前，变幅油缸受力尚无有效的理论优化计算方法，一般都是通过反复调整来计算得到，然后结合油缸厂商的生产能力和成本，选定变幅油缸的最大拉力和最大推力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种超大型打桩船变幅油缸的受力优化方法，它不需要通过繁琐的软件编程，就能方便地找到变幅油缸受力较优时桩架和变幅油缸的布置尺寸，为优化变幅油缸的受力和桩架的布置尺寸提供可靠的理论指导。

本发明的目的是这样实现的：一种超大型打桩船变幅油缸的受力优化方法，包括以下步骤：

步骤一，确定设计变量，包括：

油缸下铰点至桩架下铰点的水平距离L₁，向右为+，向左为-；

油缸第一上铰点至桩架下铰点的水平距离L₂，向右为+，向左为-；

油缸第二上铰点至桩架下铰点的水平距离L₃，向右为+，向左为-；

油缸下铰点至桩架下铰点的竖直距离h₁，向上为+，向左为-；

油缸第一上铰点至桩架下铰点的竖直距离h₂，向上为+，向左为-；

油缸第二上铰点至桩架下铰点的竖直距离h₃，向上为+，向左为-；

桩架与竖直方向的夹角a，顺时针为+，逆时针为-；

步骤二，将上述设计变量输入Excel软件中；

步骤三，确定目标函数，将变幅油缸的最大拉力和最大推力作为目标函数；变幅油缸的最大拉力出现在最大俯桩架工况，此时变幅油缸的活塞杆上端铰接在油缸第一上铰点；变幅油缸的最大推力出现在开始起桩架工况，此时变幅油缸的活塞杆上端铰接在油缸第二上铰点；根据静力平衡关系以及桩架和变幅油缸的布置尺寸的几何关系得出变幅油缸受力的以下两个计算公式：

1)变幅油缸的活塞杆上端铰接在油缸第一上铰点时，所用最大拉力F由以下公式计算：

记作：F＝f(L₁，L₂，h₁，h₂，a)

2)变幅油缸的活塞杆上端铰接在油缸第二上铰点时，所用最大推力F₁由以下公式计算：

记作：F₁＝f(L₁，L₃，h₁，h₃，a)

上述两个公式中的：