风浪流联合作用下软钢臂系统的受力研究

海洋的环境载荷复杂和多变,而海洋的环境工况又决定着系泊系统的受力情况,因此海上系泊系统的安全越来越重要。本文针对渤海海域某水上软钢臂单点系泊系统的方案设计,基于大型水动力软件AQWA,得到目标船舶频域计算下的水动力参数和系泊系统的时域耦合动力分析结果。重点分析在不同的风浪流夹角对系泊系统受力的影响,以此预报最危险工况,为后续有关系泊结构、塔架以及连接处万向节的强度和疲劳校核提供依据。分析结论亦可为同类系泊系统提供参考。     

船舶T型系泊系统安全性研究

为研究船舶T型系泊系统安全性,本文以海洋气象为基础,运用三维势能理论,依据API系泊安全评估规范,建立了风、浪、流等海洋气象因素联合作用下船舶T型系泊水动力模型,得到了系泊系统中系泊缆是受力曲线和船舶的运动响应曲线,为船舶T型系泊安全评估提供了依据。     

基于准动态法的穿梭油轮多点系泊分析

边际油田一般使用穿梭油轮进行原油运输.为减少穿梭油轮系泊的施工成本和难度,提出一种简单的系泊方式,即船尾用缆绳直接系泊于平台上,船首用锚链系泊于海底.基于准动态分析方法,设置风浪流不同方向组合、不同抛锚角以及不同的环境载荷,计算该系泊系统的受力特性和作业的限制工况.结果表明:该系泊系统在30°抛锚角下对环境力耐受程度最好;在波浪方向一定时,横流对系泊系统的影响比其他情况大,考虑系泊安全时进行风浪流不同方向组合是非常必要的;在环境条件已知且良好时,该系泊系统具有良好的适用性和经济性.     

南海小型FPSO系泊系统设计

针对南海恶劣海况下的边际油田环境条件,设计小型FPSO采用聚酯缆型材料的永久多点系泊系统,水动力分析和系泊校核计算表明,小型FPSO水动力性能良好,在生存、作业环境中的完整和破断工况下,系泊系统的最大系泊力和最大位移均满足规范要求。     

环境参数对浮箱系泊系统水动力性能影响

环境荷载对系泊系统受力和运动响应起着关键的影响作用,有必要对影响系泊系统的关键环境参数进行深入研究,揭示环境参数对系泊系统的作用和影响机理。基于势流理论,结合大型水动力学软件AQWA,以一种简单的矩形浮箱式结构物为典型示例,根据浮箱基本参数及相关技术要求,考虑张紧式和悬链式两种不同的系泊方式,建立系泊系统动力分析计算模型。结果表明:在讨论范围内,系泊力随着流速、流向、风速等环境参数的增加而增加;对于横荡和横摇,随着流速、风速等环境参数的增加,横荡和横摇曲线呈现增加的趋势;相对而言,张紧式系泊可以更好地保持系泊系统稳定。     

大型渔业养殖平台水动力特性试验研究

针对新型渔业养殖平台,在解决平台模型一体化设计、网衣模拟方法等关键技术的基础上开展了水动力试验研究;获得渔业养殖平台固有特性和不同环境条件下的运动和系泊受力情况;通过对比分析,掌握了风、浪、流不同环境条件对平台受力的影响.研究结果为平台及其系泊系统的优化设计及安全作业评估提供了有力支撑.     

基于AQWA的发电船栈桥系泊水动力性能

为分析栈桥系泊系统和风、浪、流等环境因素对发电船水动力性能的影响,文章评估发电船系泊系统的安全性,合理设计发电船系泊系统,并建立发电船栈桥系泊数值模型。基于三维势流理论,应用AQWA软件对该船进行频域水动力性能分析,通过时域耦合仿真计算得到其六自由度运动响应、系泊缆张力和护舷压力,并对不同环境载荷下的船舶系泊系统进行安全校核。计算结果表明：在各作业工况下,发电船系泊系统是安全的;波高和浪向角对系泊缆的张力和运动响应有重要影响,波浪周期对纵摇和垂荡的影响较大。     

FLNG系统旁靠外输作业时的水动力性能数值研究

对大型浮式液化天然气(FLNG)系统与LNG运输船以旁靠方式进行LNG外输作业时船体的水动力性能开展数值研究。全面考虑了双船体之间的水动力相互干扰,以及船体与系泊系统和连接系统之间的耦合作用。在验证了数值计算模型正确性的基础上,对旁靠外输作业时各典型工况进行数值计算,从而得到在风、浪、流共同作用下FLNG与LNG运输船间的相对运动情况、系泊系统和两船之间连接系统的受力情况,为后续设计提供参考。     

连接缆形式对旁靠外输安全的影响分析

联合考虑FPSO与穿梭油船之间的水动力耦合效应,以及船体与软刚臂系泊系统、连接缆、旁靠靠球之间的相互作用,基于三维势流理论对软刚臂系泊FPSO旁靠外输作业进行多浮体水动力响应时域分析。针对耦合外输系统中的连接缆,分析缆绳刚度、绳长和布置形式的改变对缆绳安全系数的影响。通过不同环境组合下两种典型装载工况结果分析表明:加粗连接缆、交叉布缆、以及调整连接缆长度使得连接缆受力均衡可以有效地提高系统作业安全性。     

漂浮式海洋牧场养殖装置系泊系统设计

基于所设计的新型多功能海洋牧场养殖装置结构,设计一套系泊系统,在考虑海况参数、风力机载荷以及水轮机载荷的情况下,利用AQWA软件对平台进行时域分析。对比纯锚链和锚链-钢缆-锚链2种系泊方案在作业及生存工况下的平台运动状况,并根据生存工况下的最大系泊力,设计破损生存工况,并进行系泊系统部分失效分析。研究发现：纯锚链系泊方案下的平台运动幅度更小,锚泊张力安全系数更大,更有利于平台作业,并且在生存工况和破损生存工况下均具有较良好的安全性。     

超大型FPSO软轭架转塔式单点系泊系统设计研究

海上油田的原油输出,目前大多采用铺设海底管道或油轮驳运两种方式,油轮驳运则需要设单点系泊供停靠.从可靠和经济的观点考虑,采用单点系泊系统实为一种最佳选择.文章在单点系泊装置系统及环境载荷研究的基础上,对典型FPSO软轭架转塔式单点系泊系统进行了设计研究,根据模型试验获得了SYMS系统的时域耦合图谱,对SYMS的设计和布置具有指导意义.     

FLNG单点系泊系统选型及设计探讨

FLNG由单点系泊系统定位在作业海域。分别介绍了软钢臂式、硬钢臂式和内外转塔式等四种单点系泊的主要特点。并介绍了单点系泊系统设计的关键点,包括环境因素、系泊载荷、系泊缆布置及组合和分析方法等。最后以一艘210,000m3 FLNG单点系泊系统为例,介绍了单点系泊计算分析的基本流程,通过计算分析得到的结论可为FLNG的单点系泊系统设计提供了一定的参考。     

沉埋式海底隧道管段海上系泊水动力性能分析

沉埋式海底隧道管段海上系泊阶段的结构运动响应及缆索受力,影响其水上施工的安全性和经济性。以一管段系泊工程为例,利用基于三维势流理论的水动力软件AQWA建立管段海上系泊数值仿真计算模型,首先对系泊系统进行频域分析,然后在时域内考虑JONSWAP波浪谱和水流联合作用,研究环境载荷方向、环境载荷组合方式等因素对系统运动响应及缆索受力的影响。结果表明:管段在高频区域内稳定性较好,响应幅值很小;水流对管段的运动响应影响很大;当环境力以60°入射管段时,管段的系泊缆张力最大。     

深海系泊缆的动刚度特性

针对纤维缆在交变载荷作用下存在的动刚度问题,基于集中质量法的思想建立了系缆的动张力计算模型,编制了能够有效分析系泊系统动力响应的源程序.将张力程序计算结果与商业软件计算结果进行对比,验证了算法程序的准确性,并在此基础上分析了纤维缆复杂的应力应变行为,采用统计的原理计算平均张力和张力幅值,将动刚度引入模型中探究其对系泊张力的影响.此外,分析系统在不同运动形式及环境载荷下的张力结果,研究考虑动刚度后系统参数对系泊张力的影响规律.     

铺排船锚泊线分析与设计

分析了铺排船工作时的环境载荷对船体以及船上铺排板和软肋排的的受力影响。结合环境载荷以及悬链线方程计算得出锚泊线所受到的张力,锚泊线的张力选择满足要求的锚索。     

半潜型浮式风机运动特征及系泊系统的研究

近年来海上浮式风机的研究备受关注,安全可靠的系泊系统将保证风机在风、浪、流等复杂环境荷载作用下稳定运行,准确合理地描述风机运动将为评估风机发电效率提供支持。以半潜型浮式风机的系泊系统为研究对象,基于经典悬链线理论,采用准静态分析法提出一套系泊系统的设计方法。通过坐标变换,得到风轮真实的俯仰运动用于计算风机的动力效应及评定其发电效率。采用动力法分析了系泊系统锚链的导缆孔位置、预张力大小、锚链间夹角等参数对风机系统发电效率、浮式平台运动性能和系泊锚链张力的影响,得到了浮式平台迎风面俯仰倾角、水平偏移及锚链张力随参数的变化规律,为半潜型浮式风机系泊系统的设计提供了参考。     

局部系泊失效下半潜式平台的动力响应特性

运用ANSYS/AQWA软件建立半潜式平台和锚泊系统的三维分析模型,研究平台主体的运动响应特性和系泊链张力响应特征,并对系泊链断裂前后2种状态下的平台动力响应特性进行对比分析。结果显示:当局部系泊链断裂后,系泊链最大张力最高增加18.07%,系泊链的可靠性最高降低了146.16倍;而平台的横摇角最大值增加了15.99%,横荡最远距离增大100%;系泊链3断裂时,平台的纵荡最远距离增大116%。因此,需要避免环境载荷迎面系泊链断裂的情况,一旦发生断裂,需要立即采取措施,以避免系泊系统发生连锁失效反应,同时采取适当措施降低平台横荡、纵荡和横摇的增加,从而保证平台和人员安全。     

On the importance of mooring system parametrisation for accurate floating structure designs

This paper analyses the importance of mooring design parametrisation on the dynamic behaviour of mooring loads. An exhaustive sensitivity analysis is performed to evaluate the variability of mooring loads because of inaccuracies in the definition of model inputs, including physical and numerical parameters. Results show a relevant dependence on the length and significance in other parameters, such as the weight together with the hydrodynamic equivalent diameter and the drag forces. An inaccuracy below 1% in the mooring reference length can generate loads of up to twice the design, and an incorrect definition of the weight or the drag coefficient in the mooring design can lead to a design load variability of up to 30%. Stiffness plays a crucial role in snap events, reaching load differences of 19% depending on the stiffness selected.This research is based on a set of numerical models capable of predicting the mooring system response. A dynamic numerical model with two schemes of resolution is implemented and calibrated according to an experimental test campaign. Other sources of results provided by a quasi-static model and commercial software, Sesam (DNV-GL), are incorporated. In general, the dynamic numerical models show a good accuracy with an experimental database composed by a set of 2D prescribed movement tests at the fairlead of the mooring system.     

海上养殖平台系泊系统耦合动力响应与疲劳计算

以某管架式海上养殖平台为例,计算平台-系泊系统耦合时域动力响应与系泊系统疲劳寿命,分析锚链拉力统计特性、平台运动规律、疲劳损伤成分比例等因素的影响。研究发现系泊系统动力响应具有明显的非线性特征,定常漂移力对本平台系泊系统极限载荷有重要影响,而波频振荡是产生疲劳损伤的主要因素。计算结果表明,系泊缆能够有效限制平台运动,且疲劳寿命满足设计要求,可为类似平台的设计和安全性评估提供参考。