西非海域环境条件下FPSO运动及载荷响应特性研究

针对在西非海域作业的某多点系泊30万吨FPSO,研究西非海域特定环境条件下的双向风浪及涌浪的联合作用对该FPSO运动及载荷响应的影响。文中基于三维势流理论对FPSO运动响应进行数值分析,并与试验值幅值响应算子(RAO)对比。利用双Ochi-Hubble谱的短期预报,论述FPSO在双方向风浪及涌浪作用下的运动幅值、加速度及载荷响应;论述涌浪方向对运动及载荷响应的影响,并考虑涌浪周期敏感性的影响,对FPSO运动加速度、幅值、波浪弯矩、波浪剪力进行数值分析;总结了FPSO在双方向风浪及涌浪作用下运动及载荷响应根据浪向的变化特点,以及FPSO波浪载荷受风浪和涌浪周期敏感性影响的特点,为西非FPSO后续的结构设计提供参考。     

160kDWT FPSO在极浅水中运动安全性研究

位于我国渤海湾中南部的BZ25-1油田,储量超过2亿吨,根据油田工程开发方案,将采用设计满载吃水达14.5m的16万吨级FPSO作为主要生产设施.然后由于BZ25-1 FPSO就位处水深极浅,极端低水位仅16.7m,所以FFSO在遭遇海域各种恶劣环境条件时的运动响应特性问题就成为直接关系到系统安全和作业效率的重大技术问题.本文首先应用三维势流理论及时域模拟计算方法,对单点系泊FPSO在百年一遇、十年一遇和一年一遇环境条件中的运动响应及船底与海底的间隙进行数值模拟计算,然后将计算结果与模型试验结果进行比较分析.分析结果显示,满载FPSO在十年一遇和一年一遇环境条件下能够安全作业,在百年一遇环境条件时则有轻微碰底,必须减少载重量,降低吃水.这为将来FPSO的投产作业提供参考,具有较为重要的现实意义.     

基于AQWA的S-Spar平台动力响应分析

为了研究深水极端海况下带螺旋板的S-Spar平台的动力响应性能,基于三维势流理论和波浪的绕射/辐射理论,结合水动力分析软件AQWA,在频域内计算了单位波幅规则波作用下螺旋板导程分别为120 m、90 m和60 m的平台的动力响应,得到平台的附加质量、阻尼和运动RAO等水动力参数;基于频域分析结果,考虑随机波浪荷载及风、流的共同作用和系泊缆是否破断的工况,计算了系泊于1 500 m水深的螺旋板导程为120 m的平台在极端海况JOHNSWAP谱作用下的动力响应,并与不带螺旋板平台的动力响应进行了对比.分析结果表明:不同螺旋板导程的平台垂荡方向上的附加阻尼差异较大;在极端海况下,螺旋板导程为120 m的S-Spar平台的运动响应满足要求;螺旋板存在时会大幅增加平台的首摇运动幅值,忽略螺旋板可能会高估平台的首摇运动性能;不带螺旋板的平台的系泊缆张力幅值偏大,忽略螺旋板可能会高估系泊缆的极限张力.     

极浅水单点系泊FPSO低频响应分析

对单点系泊FPSO在极浅水中波浪作用下的低频响应进行频域数值计算与模型试验研究,水深16.7m,入射波有义波高4.1m.计算结果与试验结果符合良好.试验中的波浪校验结果显示,在不规则波浪谱中出现明显的低频成分.由此产生了一阶低频波浪力,其能量谱是通常二阶波浪力谱的近百倍,导致FPSO在极浅水中所受低频波浪力大大增加,并引起极大幅度的共振纵荡运动响应.极浅水时,低频纵荡运动响应主要是一阶的,二阶成分几乎可以忽略,而且与深水相比,由于阻尼和二阶波浪力同时增加,二阶响应变化不大.低频浅水长波和一阶低频波浪力及其诱导大幅运动响应会给极浅水FPSO和系泊系统设计带来严重影响,在水动力性能预报时必须仔细予以考虑.     

30万吨FPSO运动响应短期预报

短期预报了一30万吨折角型线浮式生产储油轮FPSO(Floating Production Storage and Offloading System)在典型海况中的运动响应.横摇阻尼计及了舭龙骨的影响,并依据静稳性臂和计算海况下的有义横摇角对横摇回复力矩线性化,得到典型海况下的运动响应谱和统计值.     

软刚臂单点系泊装置对小型浮式平台性能影响研究

软刚臂单点系泊是浅水海域FPSO重要的系泊方式之一,其结构尺寸及重量较大。通常FPSO排水量较大,软刚臂单点系泊装置对其影响可忽略不计。当软刚臂单点系泊装置用于排水量较小的浮式平台时,其对浮式平台的影响不可忽略。为研究单点系泊装置对小型浮式平台性能的影响,运用AQWA软件,基于耐波性理论基础,分别计算浮式平台在单点系泊状态和顺应式系泊状态下的频响及固有周期;采用时域分析方法,分别计算浮式平台在2种系泊状态下的运动响应。计算结果表明,单点系泊装置会减小浮式平台横摇频响峰值,增大其对应的周期,对纵摇和垂荡的频响影响不大;明显增大横摇和纵摇的固有周期,略微减小垂荡的周期,增大3个运动量的阻尼;增大横摇和垂荡的平均值以及垂荡的幅值,2种系泊方式对横摇和纵摇幅值的影响与风浪流方向分布有关。     

30万吨FPSO运动响应短期预报

短期预报了一30万吨折角型线浮式生产储油轮FPSO(Floating Production Storage and Offloading System)在典型海况中的运动响应。横摇阻尼计及了舭龙骨的影响，并依据静稳性臂和计算海况下的有义横摇角对横摇回复力矩线性化，得到典型海况下的运动响应谱和统计值。     

超大型FPSO原油质量分布模拟与水弹性响应研究

FPSO在近海油气田开发中得到了越来越广泛的应用.大多数在渤海海域服役的FPSO工作在浅水海域.主尺度大与水深吃水小,直接导致FPSO水动力特性与深水条件下船舶的水动力特性有较大区别,因此采用水弹性理论研究超大型FPSO在浅水中的运动与波浪诱导载荷响应具有重要意义.浅水超大型FPSO满载时原油重量将近占载重量的80%,因此如何正确模拟原油重量分布对干结构的固有频率、广义质量和振型的计算非常重要.本文建立了基于三维水弹性理论的数值模型,开发了有限水深复合格林函数的数值计算程序模块,对一艘300K DWT FPSO在特定水深海况下的运动与波浪载荷响应进行了研究;同时采用三种方法模拟了原油质量分布.计算结果表明,不同的原油质量分布模拟方法对水弹性计算分析影响很大.     

风浪流成长全过程单点系泊FPS O运动低频响应极值研究

为了探求风浪流成长全过程对应的单点系泊FPSO低频响应极值,应用三维势流理论及非线性时域耦合分析方法,研究了单点系泊FPSO低频运动响应与风浪流入射角度之间的关系,得出了给定风浪流大小前提下最危险的入射角度,计算了风浪流载荷在发展、顶峰、消亡各不同阶段对应的船体低频运动响应极值。结果表明：单点系泊FPSO低频响应与风浪流入射角度密切相关,且响应最大值可能并不出现在有义波高、风速、流速最大的顶峰时期,而可能出现在有义波高、风速、流速较小但风浪流入射角度呈强非线性的发展或消亡阶段。因此,在研究单点系泊FPSO的低频响应极值时,必须考虑风浪流成长过程中的发展和消亡阶段。文中考虑了易被忽略的风浪流成长过程中入射角度呈强非线性的发展和衰亡阶段,为单点系泊FPSO低频响应特性的分析提供了有益参考。     

圆筒型FPSO在波浪中运动响应特性研究

圆筒型FPSO作为一种新型海洋工程装备,逐渐被应用于全球海洋油气资源的开发。该文以适用于南海深水油气田开发的圆筒型FPSO为研究对象,基于三维势流理论和莫里森（Morison）方程,采用Sesam软件建立圆筒型FPSO的湿表面模型和水动力计算模型,并对圆筒型FPSO在波浪中的频域运动响应特性进行计算,将载重量相近的圆筒型FPSO与船型FPSO的纵摇、横摇和垂荡运动响应进行对比研究,结果表明圆筒型FPSO的运动特性优于船型FPSO。该文同时也对不同船体直径、阻尼板直径、船体吃水以及环境条件重现期下的圆筒型FPSO垂荡运动响应进行研究,研究结果对于圆筒型FPSO的总体设计具有重要指导作用。     

船舶台风天气带缆分析及系泊方式选择

台风是威胁船舶系泊最为严重的灾难性天气之一,船舶为了避免或减少可能带来的危害,必须采取适当的措施。文章针对不同风速及流速作用下,对系泊船舶的纵向力及艏艉部的横向受力进行分析,并对不同系泊方式的系缆力进行计算,提出系缆方式及安全措施。     

开敞式码头系泊缆绳的优化研究

运用OPTIMOOR系泊软件,以减小环境荷载作用下船舶运动量及均衡缆绳张力分布为优化目标,结合江苏某港10万吨级石化码头,通过对比不同的缆绳材质、调整缆绳长度、调节缆绳预张力来优化开敞式码头系泊缆绳的布置。计算结果表明:增加缆绳长度可降低缆绳张力,设置尾缆能显著降低系泊钢缆的动力负荷,减少船舶的运动量;施加合理大小的预张力能有效降低船舶的位移量,均衡缆绳张力;建议大船主缆选用钢缆。     

自动系泊系统应用

自动系泊系统作为一种新型的系泊方式在国外已取得了较多应用,而在国内尚无实际应用。介绍自动系泊系统的特点及优缺点,初步分析该系统对码头平面布置及经济性的影响。经分析,自动系泊系统具有系泊和离泊作业速度快、安全可靠,系泊期间运动量小等优势。同时,采用该系统能够按码头类型减少码头长度;在加固改造的情况下,使用该系统可在仅对原有码头进行少量改造的情况下,完成码头的升级,无须加长码头。在码头单位造价偏高的情况下,自动系泊系统可通过减少码头长度取得良好的经济性。     

关于双浮筒系泊设计的探讨

随着近岸港口岸线的日益饱和,码头建设逐步向着条件较恶劣的深水地区发展。双浮筒系泊作业作为一种在复杂的外界环境荷载作用下可行的作业方式,已经不断应用到一些工程项目中。目前由于国内的港口工程规范对于风浪流共同作用下系缆力计算尚没有明确的规定,也没有计算公式,笔者结合港口工程规范中的计算公式和OPTIMOOR软件进行计算,对计算结果进行比对,对双浮筒系泊设计的相关计算进行总结,以供类似工程参考。     

系泊设备下船体支撑结构的强度校核

在对IMO通则、各船级社规范以及行业标准对船舶拖曳及系泊设备的支撑结构的相关要求进行总结的基础上,分析典型的系泊设备的基本工作原理,提出按照静力学原理校核船体支撑结构的方法,说明船体支撑结构设计和制造时应注意的事项。     

3000t铺管起重船铺管作业锚泊定位系统设计研究

针对3000t铺管起重船铺管作业时锚泊定位系统的复杂性及强非线性问题,采用准静力法将铺管作业时变连续的锚泊定位系统分解成若干个离散确定时不变的锚泊定位系统,然后对每个离散后的锚泊定位系统作时域动力分析,并将铺管线作为附加的锚泊线处理,此法是比较有效且合理地设计铺管船铺管作业时锚泊定位系统的方法。     

多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力

运用理论方法研究多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力,建立了多点系泊船舶在波浪作用下的运动和系泊力的计算模型和求解方法,提出了带浮筒的链系的特性计算方法。采用时域计算解决链系的非线性问题。通过模型试验验证计算方法的精度和可靠性,开发了可供工程计算的计算程序。     

渡轮在港内码头系缆待泊标准探讨

以我国某已建成投产的铁路轮渡码头项目为例,结合码头现有系靠船设施配布情况,分别采用中国规范和英国规范标准对给定渡轮在9级风和10级风情况下的船舶荷载进行比对分析计算,结果表明本案中的渡轮在风力不大于10级风情况下不需要离港避风,直接在码头待泊是安全的。     

85000 DWT散货船系泊设计

综合考虑船舶常规靠泊、应急拖带、巴拿马运河新船闸的系泊要求,分析众多港口的系泊要求,拓展现有系泊模式,并最小限度调整现有设计方案,获得85000 DWT散货船新的系泊方案,使其系泊选型和系泊布置适应多港口要求,得到船东的认可.     

不同系泊模式LNG旁靠超大型FSRU系泊系统设计及水动力性能分析

本文采用规范设计、理论分析和数值仿真相结合的方法,建立LNG船与LNG-FSRU两船旁靠系泊的理论和数值分析模型,对LNG旁靠FSRU码头系泊和软钢臂单点系泊两种典型系泊模式下的转运及卸载作业进行数值分析.同时考虑外部海洋环境风、浪、流组合作用下的综合作业工况,确定FSRU与LNG近距离旁靠作业时系泊设备、缆绳种类、固定式和漂浮式护舷的选型和布置,对LNG、FSRU船的运动特性以及运动过程中缆绳张力和护舷受力开展统计分析,优化系泊系统布置和参数.在系泊系统设计和分析的基础上,根据系泊缆的直径、所受最大张力值,为系泊设备选型提供参考,便于开展码头系泊系统和单点系泊系统布置研究.基于旁靠系泊的设计标准提出LNG-FSRU安全作业的最大允许海况,为LNG-FSRU的运营提供可靠的技术保障.