船艉开槽型安装船及其运动特性数值分析

浮托法作为一种成本低、耗时少的大型组块安装方法,被广泛应用于海洋平台的安装中。为将浮托法应用于东海海域平台组块的安装,需开发能适应东海长周期涌浪的海洋环境的浮托安装船。提出一种船艉开槽型海洋工程安装船,并根据安装船安装上部模块时对运动响应极值的限制,设计系泊系统。考虑东海长周期涌浪和短周期风浪以及风、流的联合作用,采用三维势流理论和非线性时域耦合分析方法,计算安装船在系泊状态下的时域运动响应极值,并分析校核系泊系统的安全性。研究结果表明,长周期涌浪主要影响安装船在系泊状态下的波频运动,包括垂荡、横摇和纵摇,安装船运动响应极值满足导管架上部模块安装施工要求,系泊系统安全性也满足要求。     

横浪海况下"蓝鲸"号起重船吊装上部组块运动响应研究

"蓝鲸"号起重船舶在海上吊装大型上部组块施工过程中,有时受现场条件限制,会出现横浪吊装作业工况,此时组块运动容易偏大,威胁作业的安全,甚至造成设备损坏和人员伤亡事故.本文针对横浪-系泊系统-起重船-吊缆-上部组块复杂耦合系统,开展了数值模拟研究工作,分析吊装组块的运动响应规律和特性.将规则波中运动响应预报结果与水池模型试验结果进行了对比分析,验证了数值模拟的合理性及其精确性,揭示了起重船和吊物的耦合运动机理.针对典型横浪不规则波工况,开展了运动响应预报,并和Noble Denton相关衡准进行了对比,给出了允许施工作业工况的建议.     

波浪作用下起重船-吊物系统耦合运动响应数值模拟

起重船舶在外海作业时受长周期涌浪的影响,吊物会发生大幅度晃动,严重时会影响施工效率和海上施工安全,为解决该问题,需对起重船-吊物系统在波浪中作业时的耦合运动响应规律进行研究.文章建立起重船-吊物系统的计算模型,通过频域计算分析得到起重船运动响应幅频算子;对起重船-吊物耦合系统进行时域模拟,研究波浪周期和吊绳绳长对吊物及船体运动响应的影响.计算结果表明,吊物是否发生大幅度共振与船体总体参数、波浪周期和吊绳长度有关;吊绳越长,吊绳承受的张力越大;波浪周期对吊绳张力的影响较小;吊物晃动对船体运动响应幅值的影响较小.     

非对称半潜起重平台系泊系统设计与分析

半潜式起重平台具有半潜、自航、重型吊栽功能,可适用于不同风浪条件下钻井平台、导管架模块等海上大型结构组块的建造安装和海上废弃平台拆除等吊装运输作业。由于其浮体结构存在不对称性,有必要对其系泊系统开展设计研究。采用AQW A软件对C M H I-1 6 3-1/2非对称半潜起重平台在典型海况下的系泊系统进行分析,仿真计算表明,该平台系泊系统设计方案能够满足西非海域3m高涌浪条件下的系泊要求。     

不同吊重下大型回转式起重船的系泊计算

采用MOSES软件计算某大型回转式起重船不同吊重工况下的系泊缆张力及运动响应。通过软件计算结果对比,分析不同吊重形式、风浪流、吊重量、吊距等参数对起重船起吊作业下的系泊缆张力、吊点运动等结果的影响,为今后回转起重船起吊作业的设计方案和施工提供参考。     

波浪作用下1600t起重船作业能力试验研究

起重船外海作业条件要求比较严苛,其作业窗口条件主要靠经验积累或相关数值仿真计算。以起重能力1600t的起重船为研究对象,采用物理模型试验方法,对起重船吊装和未吊装两种状态下的动态响应进行测试与分析,得到吊装状态下的运动量比未吊装状态时有所减小;对起重船未吊装状态在风浪和涌浪长周期波作用下的运动量进行测试,给出起重船施工作业的波浪条件。有关研究成果可为起重船外海作业特别是涌浪长周期波海域施工作业提供技术参考和支撑。     

超大型全回转起重船作业过程水动力时域仿真

全回转起重船作业过程中船体和吊物的运动相互耦合,这会对起重船作业造成不利影响。针对起重船船体和吊物的运动特性问题,本文利用AQWA软件以1艘起重能力为12 000 t的超大型全回转起重船为对象建立水动力模型,计算该船在系泊状态下不同吊臂旋转角度、不同环境载荷入射角以及不同吊重时船体和吊物的运动响应并对计算结果进行分析,得到了船体和吊物运动随不同参数变化的规律。计算结果表明,全回转起重船船体和吊物的运动具有很强的相关性。同时对作业过程中环境条件限制和压载水调整提出建议。     

海洋平台大型模块整体安装技术

大型起重船的紧缺以及大型平台模块吊装高昂的安装费用迫使人们寻找经济的替代方法.传统的平台上部模块安装是采用浮吊进行海上模块化吊装的.此方法受到海洋外部环境、浮吊载重量及施工海域的水深条件等限制,致使平台的建造工期长,经济效益差,导致海上油田开发的工程建造费用投资大.简要介绍了海洋平台大型模块整体安装新技术漂浮安装的方法...     

秦皇岛32-6油田井口平台组块吊装工艺

本文介绍了秦皇岛32-6油田井口平台组块码头装船和海上安装施工中的吊装工艺.由于该吊装工艺是海洋石油工程股份有限公司首次采用,所以有必要介绍其施工过程,为今后井口平台组块的码头装船和海上安装施工提供方案参考.     

波流联合作用下双船吊装系统的建模与仿真

参考国内外相关文献,结合双船起吊具体施工过程和力学特性,建立双船吊装系统模型。利用大型水动力分析软件OrcaFlex对双船吊装系统的运动响应进行时域求解,分析波流方向、波高、吊放速度以及吊缆拉伸刚度等因素对吊缆张力和吊物运动的影响。分析结果可作为双船吊装系统吊装作业安全性评估的理论依据,对双船吊装系统在海洋工程中的应用具有一定的参考价值。     

全回转起重船多系统耦合运动响应仿真分析

根据运动学基本原理,计入船-吊物、船-锚链耦合影响以及起重船自身受到的外环境载荷,建立船舶多系统运动模型。利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,对多系统耦合作用下的船舶运动进行数值分析。分别在不同的遭遇浪向角和不同的吊臂回转角下,对船舶在各自由度上的位移进行比较,得到其对船舶运动参数的影响规律。结果表明:起重船运动过程中因计入多系统耦合影响,自身运动也表现出更为符合实际的运动特性,为准确预报全回转起重船多系统的运动响应提供了更为科学的理论依据。     

海上风电浮船分体安装运动响应数值仿真分析

本文采用数值仿真手段分析浮吊船的运动响应以确定采用浮吊船进行风电机组分体安装的可行性。利用基于边界元法的水动力学数值仿真的手段，计算强峰1800和苏连海起重08两艘起重船的浮体运动响应RAO。采用频域谱分析的方法，计算随机波条件下两船吊钩位置的垂荡运动响应谱，并通过波浪谱统计规律确定船舶的最大运动响应以及加速度响应，以确定风电机组分体安装的可行性。     

圆筒型FPSO上部模块支撑结构疲劳分析

与船型FPSO相比,圆筒型FPSO没有明显的总纵弯曲,上部模块与船体结构之间通常采用刚性支墩来连接,水平运动所产生的弯矩和装/卸载引起的船体垂向变形对模块支撑结构的影响较为显著。因此,以“希望6号”圆筒型FPSO上部模块支撑结构为研究对象,基于DNVGL船级社规范,介绍一种简化疲劳分析方法。以FPSO运动加速度和船体变形载荷作为载荷输入条件,利用SESAM/GeniE软件进行有限元分析,得到结构在所有组合工况下应力的扫描计算结果。根据作业海域各个方向波浪发生的概率,运用简化疲劳分析方法计算得到所关注节点的疲劳损伤和各个工况对结构节点疲劳损伤度的贡献。结果表明,所关注节点的疲劳强度均满足设计疲劳强度要求;同一节点的疲劳损伤对不同浪向的敏感度不一样。该简化疲劳分析方法同样适用于承受周期性载荷的FPSO上部模块主结构和其他型式海洋结构物的疲劳分析。     

7500t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500t浮吊三维计算模型,以规则海浪载荷作用下船舶摇荡运动加速度作为基础激励,采用谐响应分析方法计算起吊7500t载荷时浮吊在海浪作用下的动力响应。计算结果表明,海浪方向为90°时浮吊动力响应比较大;吊重起升至比较高位置时,浮吊动力响应比较大;因船舶横摇大于纵摇,故浮吊的横向位移大于纵向和垂向位移,钢丝绳吊重横向摆角大于纵向摆角;臂架的最大动应力出现在根部主弦杆处,海浪载荷引起的浮吊结构动应力小于材料屈服强度。     

大型组块拖航运输强度分析研究

采用基于频域分析的设计波法,对某大型组块运输进行三维全耦合数值模拟和计算分析,把驳船和组块作为一个整体结构,计入驳船的柔度对组块的结构强度的影响,建立总体结构模型和水动力模型,采用SESAM软件包的多个软件程序进行数值模拟,确保运动分析和结构计算的准确性。     

An experimental study of wave-in-deck loading and its dependence on the properties of the topside structure

This paper concerns the largest and arguably the most threatening wave loading component experienced by a broad range of offshore structures. It arises when an incident wave crest exceeds the elevation of the underside of the deck structure, leading to direct wave-in-deck (WID) loading. The extent of this loading may be limited to the partial submergence of some of the lowermost deck beams, or could involve the large-scale inundation of the entire deck area. Either way, very large loads can arise which must be taken into account when assessing the reliability of the structure. In an earlier contribution Ma and Swan (2020) provided an extensive laboratory study exploring the variation of these loads with the properties of the incident wave. The present paper describes a second stage of this experimental study in which the variation of the WID loads with the properties of the topside structure is addressed. Specifically, it considers the porosity, position and orientation of the topside relative to the incident wave conditions, and seeks to explore both the variations in the maximum load and the loading time–history resulting from these changes.Given the highly transitory nature of a WID loading event, coupled with the fact that the problem is governed by flow conditions at, or very close to, the instantaneous water surface, the loading process is driven by an exchange of momentum from the wave crest to the topside structure. A recently developed WID load model, based on exactly these arguments (Ma and Swan 2020), is used alongside the laboratory data to provide a break-down of the load into its component parts. This provides an enhanced physical understanding of the resulting load time–history. The first part of the study is based upon an idealised generic topside structure, allowing a systematic variation in key parameters, particularly porosity. The second part addresses a realistic topside structure demonstrating the practical relevance of earlier work. Taken together, the analysis clearly establishes the importance of the topside porosity, clarifies the spatial effects associated with the evolution of a large ocean wave beneath the plan area of a structure and explains the unexpected occurrence of impact-type loading on topside structures having a high porosity. Most importantly, the paper highlights those properties of a topside structure which must be incorporated if the WID loads are to be accurately predicted.     

深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析

文章基于三维时域势流理论和弹性细长杆理论,研究并提出了深海系泊浮体物面非线性时域耦合动力分析方法。该方法采用时域物面非线性理论方法在瞬态位置直接时域模拟系泊浮体所需水动力,结合有限元方法计算系泊缆索的动力响应,利用异步耦合方法实现浮体和系泊缆索的时域耦合动力求解。既满足系泊浮体时域水动力耦合,又满足系泊浮体和系泊缆索动力耦合。通过对二阶非线性不规则波作用下深海系泊半潜式平台的时域耦合响应特性进行研究,将不同海况下物面非线性时域耦合静力响应和动力响应与间接时域耦合动力响应的三种方法计算结果进行比较。研究结果表明,系泊缆索动力响应明显,平台瞬态空间位置对垂荡低频运动影响较大,有必要在平台瞬时湿表面采用动力响应方法进行深海系泊浮体时域耦合响应分析。     

超大型风机安装平台自升状态下的运动响应频域分析

针对自升自航式海上风机安装作业平台在风浪较大的海上风电场区域作业时风、浪、流载荷较大,影响安全的问题,基于SESAM软件,建立海上风机安装作业平台有限元模型,在频域内计算了波浪载荷和运动响应传递函数,并进行响应谱分析。结果表明,平台运动响应受波浪周期和浪向角的影响较大,当桩腿接近海底时,有可能对导致桩腿触底,在船舶设计以及船舶实际作业时应注意避免这种现象发生。     

海上风机大直径单桩双钩翻身技术

中国海上风电是绿色能源的重要一支,现已进入大规模发展阶段,其中大直径无过渡段单桩是国内海上风电场主流基础形式。为高效、安全的进行大直径单桩施工,本文通过研究一种单台起重机双钩空中翻身的技术,采用左右大张角双钩起重机、大吨位吊梁、翻桩夹具等手段,在仅需一台大型起重设备的情况,完成了大直径单桩的翻身起重作业,提高了施工效率,降低海上风电场建造成本和安全风险。