本文首先利用理论力学知识,通过分析系统及各部分受力及力矩的作用可求得浮标的吃水深度和游动区域及四根钢管、钢桶的倾斜角度.运用C语言循环算法求解四根钢管的受力、力的角度及钢管的倾斜角度.在求解重物球以下锚链部分的形状时,首先进行拖地分析,可应用悬链式方程,通过Matlab绘制出锚链部分的形状.引入水流的作用后,应用流体力学的知识,增加水流对系泊系统的受力,再带入上述数学模型中即可解答上述问题.对于水深介于16m-20m之间,海水速度及风速均为变量的情况,我们应用第二问中的C语言算法,约束条件为钢桶的倾斜角度<5°,求出20个处于临界状态的点,然后用二维样条插值的方法在MATLAB中拟合出系泊系统处于临界平衡状态的二维曲面.在此曲面上方的点对应设备不正常工作时的水深、风速、水速;曲面上的点为临界稳定状态;曲面下方的点为稳定状态,通过任意取三个未知的点进行分析,便可得到不同情况下钢桶、钢管的倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域.
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