圆筒型FPSO阻尼板结构强度计算方法研究

阻尼板作为增加圆筒型FPSO附连水质量和黏性阻尼的关键装置,可有效降低垂荡和横摇运动.阻尼板通常为与柱型筒体相连的悬臂梁式箱型结构,阻尼板及其与筒体连接区域处的结构设计及强度校核是圆筒型FPSO结构设计的关键.以阻尼板处最大压力及最大阻尼力作为目标设计载荷,采用子模型法校核其结构强度,以总强度分析得到的变形作为子模型边界条件,采用Morison法模拟黏性阻尼载荷,对阻尼板结构强度进行校核分析,为阻尼板的结构设计提供依据和指导.     

环境烈度因子在FPSO船体梁强度评估中的应用

由于作业方式不同,用于计算FPSO与不限定航线条件下船舶设计载荷的规范计算公式不一样,如何将现有的关于普通海船的规范用于FPSO的设计评估是FPSO研究中的关键问题。基于现有常规钢质海船规范,文章采用环境烈度因子(ESF)对用于计算运营于无限航区船舶设计载荷的规范公式进行修正,将修正后的公式作为FPSO设计载荷的计算公式。利用所得FPSO载荷计算公式计算某30万吨FPSO设计载荷,并采用薄壁梁理论对船体梁强度进行校核。将校核结果与未经ESF修正的船体梁校核结果进行比较,发现未经ESF修正的船体梁校核结果明显偏大。同时,采用薄壁梁理论进行船体梁剪切强度评估,可以避免建立全船有限元模型。     

极限强度在FPSO总纵强度规范校核中的应用

极限强度校核对于FPSO已成为必须的一种总纵强度校核手段。本文结合DNV船级社OS规范,对极限强度校核的基本准则、校核工况、载荷确定、计算步骤以及计算衡准等作了介绍,并对FPSO极限强度不同于常规船舶的特点作了说明。通过利用系数(Usage Factor)的引入,可更方便分析极限强度(尤其是剪切强度)校核的结果,为后续的结构设计提供有效的辅助参考。     

环境烈度因子在FPSO船体梁强度评估中的应用

由于作业方式不同,用于计算FPSO与不限定航线条件下船舶设计载荷的规范计算公式不一样,如何将现有的关于普通海船的规范用于FPSO的设计评估是FPSO研究中的关键问题.基于现有常规钢质海船规范,文章采用环境烈度因子(ESF)对用于计算运营于无限航区船舶设计载荷的规范公式进行修正,将修正后的公式作为FPSO设计载荷的计算公式.利用所得FPSO载荷计算公式计算某30万吨FPSO设计载荷,并采用薄壁梁理论对船体梁强度进行校核.将校核结果与未经ESF修正的船体梁校核结果进行比较,发现未经ESF修正的船体梁校核结果明显偏大.同时,采用薄壁梁理论进行船体梁剪切强度评估,可以避免建立全船有限元模型.     

船体结构强度评估的线性设计波法研究

针对不适用规范公式计算船体波浪载荷的特殊船型,以一艘浮式生产储油船(FPSO)为例,介绍了一种长期预报设计波法,使用该设计波法确定了FPSO的波浪载荷长期预报极值和设计波波浪参数。同时,与规范计算公式及非线性修正后得到的波浪载荷进行比较分析。最后,利用设计波载荷计算结果,对该FPSO的船体结构强度进行评估。分析结果表明,使用长期预报设计波法计算FPSO的波浪载荷具有一定的合理性,其船体结构强度符合规范要求。     

横向载荷作用下小水线面双体船结构校核与优化

采用有限元仿真方法对一艘新型小水线面双体船进行强度校核，研究该船形在横向载荷作用下的结构强度和应力分布特性，进而给出结构优化设计方案，在确保结构安全的基础上达到严格控制重量的目的，形成的校核流程方法及优化设计方案可为同类船舶提供设计与校核指导。     

FPSO结构设计特点

在海洋石油开发中，由于浮式生产储油船（FPSO）相对固定平台而言，具有初投资小，且能转移地点重复使用的优点，已成为目前世界海上油田工程的主流形式，在中国海上油田开发中，除了采用固定平台和旧油船改装的FPSO以外，自20世纪80年代中期设计与制造第一艘“渤海友谊”号FPSO起，至今已有5艘FPSO，其中“南海奋进”号是在强台风海域服务的永不解脱，内转塔式15万吨级的FPSO，本文以此为对象，描述了FPSO船体结构设计中应考虑的八类载荷和船体总强度的基本特征，对生产流程等模块支架型式，火炬塔结构设计，系统模型试验中甲板上浪的某结构作了介绍。     

基于设计波法的FPSO全船有限元分析

为了准确评估FPSO的结构强度及变形水平,采用谱分析法对FPSO剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数,对FPSO进行全船有限元直接计算,并将波浪载荷预报值与规范值进行对比。结果表明:全船分析充分考虑了局部载荷对结构响应的影响,真实反映了FPSO整体的变形和应力水平,船体结构满足强度要求,波浪载荷预报值比规范值大60%。设计波法克服了传统经验公式估算载荷带来的结果偏差。     

浮式生产储油船纵骨疲劳工程分析

在船舶设计过程中需进行结构疲劳的工程计算并作为新船设计的常规校核项目。本文简要介绍了艘15万吨级浮式生产储油船（FPSO）纵骨疲劳校核和结果，阐述了FPSO波浪载荷预报及纵骨校核的一船过程和特点，以及挪威船级社NAUTICUS软件的疲劳计算方法，对于一船油船和散货船的疲劳计算也有较大的参考价值。     

小水线面双体船波浪设计载荷估算方法

以中国船舶科学研究中心开展的200 t至3 500 t多艘SWATH船模试验结果和美国的15艘从3 000 t至30 000 t小水线面双体船波浪载荷模型试验资料为基础,给出了小水线面双体船波浪设计载荷估算公式.用该估算公式算得的小于3 000 t的小水线面双体船的波浪设计载荷的估算值更加接近模型试验结果,而小于目前常用的ABS公式估算值,从而可较大地减轻结构质量和建造成本.根据小水线面双体船受力特点,还提出了小水线面双体船在进行横向强度、扭转强度、总纵强度校核时各种载荷的组合方案和施加方式,供结构设计人员全面、合理地进行强度分析参考.     

环境条件对南海FPSO结构设计的挑战

通过研究某一作业于南海的FPSO(浮式生产储油卸油装置),讨论设计环境条件标准的提高对结构设计造成的影响。对于此类单点系泊FPSO,由于结构设计需要考虑不同浪向下的情况,而在风、浪、流的共同作用下,有义波高与FPSO的迎浪角的关系又是变化的,所以需要特别考虑FPSO的风标效应,为此,结合风、浪、流的信息,进行浪向角分析,确定在100a一遇与500a一遇两种情况下波高与迎浪角的关系;通过结合浪向角分析的结果与波浪和作业地点的信息,进行水动力分析,根据所在海域100a一遇与500a一遇的两种不同波浪极值参数,并考虑波浪周期敏感性的影响,对影响结构设计的重要载荷参数,进行了一系列的数值分析与比较;总结了该FPSO总纵强度载荷与局部强度载荷的变化特点,进而讨论了载荷差异对结构构件尺寸造成的影响,为南海FPSO结构设计提供参考依据。     

考虑腐蚀影响的老旧FPSO船体总纵强度研究

以在渤海服役20年的FPSO为研究对象,分别采用水动力分析软件MOSES和SESAM计算其静水载荷和波浪载荷,进而得到船体所受总纵外载荷。依据《海上浮式装置入级规范》中关于腐蚀速率的规定计算FPSO在计入腐蚀后的船体剖面模数,根据《钢质海船入级与建造规范》中的相关规定,对FPSO在运营不同年限后的总纵强度进行校核,同时提出了改造加强的建议。校核结果表明:该船目前的总纵强度满足规范要求。     

B型独立舱支撑结构的计算分析

考虑到采用B型独立舱的船舶独立舱的支撑结构设计的重要性,根据支撑结构承受载荷特点,通过弹簧单元模拟支撑结构中的垫木以获得支座强度校核时的载荷数据,将该载荷施加在支座的有限元模型上进行计算分析,对支座进行强度校核及优化,从而获得合理的支撑结构型式。     

海上风机半潜型浮式基础结构设计及整体强度分析

综合考虑海洋环境载荷及气动载荷,探讨了半潜型浮式基础结构设计及整体强度分析方法。针对一座安装在120m水深海域的5MW海上风机,参考海洋结构设计的有关规范,设计了由三立柱、斜撑、水平撑等构件组成的浮式基础。应用SESAM软件,建立了风电浮式基础整体有限元模型;根据莫里森公式和势流理论分别计算构件及立柱的水动力载荷,并运用叶素理论计算风机叶片的空气动力载荷;综合施加水动力载荷及叶片气动载荷,计算浮式基础结构的应力分布和变形分布。根据ABS规范,综合考虑构件压应力和弯曲应力,校核了构件的压-弯强度。计算分析结果表明,连接塔柱与立柱斜撑的两端部位应力较大,属于结构的危险部位。     

通用型FPSO立管界面结构设计与分析

以通用型浮式生产储油卸油装置(FPSO)立管界面及加强结构为设计目标,通过调研现行的多点系泊和立管界面结构,结合目标通用型FPSO的总布置图和基本布置图,进行了立管界面结构的初步设计。通过有限元模型建造并考虑立管界面结构所受载荷,对通用型FPSO立管界面结构的强度进行了校核。研究结果表明：当立管布置的方位角一定时,满载工况比压载工况对立管界面各主要结构的负载更大。     

7200dwt江海直达船舱口盖直接设计

采用MSC软件对一艘7 200dwt江海直达散货船舱口盖结构进行了有限元计算分析,得到舱口盖在设计波浪载荷作用下,舱口盖应力与变形的分布情况,并通过CCS-Tool完成了屈曲强度校核,经加强后使舱口盖结构满足屈服与屈曲强度要求。同时,提出了舱盖直接设计的注意事项,为今后舱口盖设计提供一些参考。     

基于LR规范的豪华邮轮全船有限元分析流程及应用

对豪华邮轮进行全船结构强度分析是其结构设计的必要条件。文章基于LR规范,介绍豪华邮轮有限元分析流程,包括边界条件、设计载荷、计算工况和强度准则等,以某艘14万总吨级的豪华邮轮为实例,采用有限元手段对其全船结构强度进行计算,并分析应力分布特点和主要纵向连续结构的有效度,结果表明:该邮轮结构的总纵正应力和剪应力主要分别由甲板结构及连续纵舱壁结构参与传递。该结论可为豪华邮轮结构设计提供一些参考。     

螺栓连接的双体游艇扭转强度有限元计算研究

针对船体结构中的螺栓连接问题及双体船扭转强度问题,探讨了螺栓连接的模拟方法、有限元的力学计算模型及计算方法。利用大型有限元软件MSC.patran/nastran按现行规范对一艘采用螺栓连接的铝合金双体游艇进行了实算和强度校核,得到了螺栓处节点载荷并运用第四强度理论对螺栓进行了校核。计算结果表明,计算方法是可行的,计算模型是合理的。     

南海某FPSO STP单点系泊系统的再评估

对一艘中国南海北部服役的内转塔单点FPSO在新环境条件下的系泊系统载荷变化及其对STP浮筒静密封的潜在影响进行分析,结果显示,在新环境条件作用下,FPSO系泊系统最大张力、系泊系统平面内载荷增加30%以上,系泊系统垂向载荷增加12%。同时,对该FPSO在200年一遇极端环境作用下的系泊系统响应进行分析发现,此时FPSO的系泊系统已不能满足系泊完整状态的安全系数要求。研究结果表明:该FPSO的STP静密封系统在新环境条件下存在较大失效风险,有必要对液压锁紧装置、浮筒及舱壁重新进行优化设计及结构强度评估。     

FLNG结构设计若干关键技术问题分析

总布置方案的特点决定了结构设计的特殊性和复杂性;从总强度分析的角度,讨论了船体梁载荷的确定方法和适用于薄膜舱应力衡准的船体梁剖面模数校核方法;从薄膜舱晃荡强度分析的角度,讨论了薄膜舱晃荡强度分析载荷和适用范围的确定方法;从有限元分析的角度,讨论了有限元强度评估范围和首、尾货舱加载工况,并总结了船体结构在有限元强度评估中发现的突出问题和解决方法。