深海平台复合单系泊缆形状和张力分析

以一工作水深为310 m的转塔式浮式生产存储系统为例研究了复合单系泊缆索静力特性的计算方法,用C++编写了基于悬链线方程式的深海平台系泊缆形状和张力的分析计算程序,计算并分析了复合单缆在无浮筒重物、只有浮筒、只有重物、既有浮筒又有重物四种情况下的形状和张力,为动力计算提供条件。本方法简单直观,并且完成一次计算所耗时间不到1 s,特别适合于需要多次迭代计算复杂系泊系统静力特性的等效水深截断系统优化设计。     

浮摆式波浪发电平台系泊系统设计

针对一台自行设计的浮摆式波浪发电平台的运动特点与采能方式,对其系泊系统进行设计。系泊型式为"平台—连接缆—浮筒—锚链—锚"的悬链线单点浮筒系泊。以试验海域海况参数为依据,计算系统载荷,并采用准静力分析法对系泊系统各构件进行选型设计。设计的连接缆为钢丝绳,浮筒为圆柱型钢制浮筒,锚链为二级有档锚链,作业锚为AC-14锚。经检验,设计的系统符合安全要求和平台稳定性需求。     

防风系泊系统系泊线张力的简化计算

针对防风系泊系统的特点,利用单系泊线系泊点水平距离与系泊力大小之间的关系,采用几何近似假设将承载时的系泊线形状近似为极限状态时的直线。首先利用悬链线理论中的假设,分析得到使用简化计算的条件与张力计算的简化公式,并应用到组合系泊线结构的求解。然后分析悬链线参数和垂跨比对张力计算结果及其误差的影响。最后通过2个算例分析,分别对单系泊线问题的悬链线法、近似抛物线法和简化计算方法的结果进行对比,并对典型防风系泊系统的组合系泊线进行计算分析。     

浅析系船浮筒锚链的静力计算问题

采用静力计算方法对浮筒系泊系统的悬链进行研究,针对单锚链和多锚链系统进行受力分析,提出适用于单锚链和多锚链的简化计算公式,并根据实际工程案例进行简化计算公式的验证,可为类似工程的受力分析和计算提供参考。     

悬链浮筒式多点系泊锚链受力计算

悬链浮筒式多点系泊（MBM）是大型油船外海停泊时经常采用的一种离岸系泊方式,但国内尚无实际应用。针对MBM系统中的主要结构部件锚链进行受力分析,通过采用悬链线方程,对自由或约束状况下单条锚链和复合锚链的受力进行理论分析和计算,总结出一套锚链受力的系统分析方法,并对中东某MBM工程进行案例计算。结果表明,提出的理论公式和设计方法可为MBM的锚链设计提供借鉴。     

悬链浮筒式多点系泊设计

悬链浮筒式多点系泊(MBM)是油船常见的一种离岸系泊方式。针对浮筒式多点系泊设计的适用规范、平面布置、波浪荷载、系缆分析等基本设计问题进行论述,采用国内外规范对比研究、OPTIMOOR软件模拟、工程项目案例研究等方法,给出MBM系泊设计的平面基本布局、船舶荷载计算方法、系缆分析方法。结果表明,利用OPTIMOOR作为动态模拟分析软件,采用频域分析的方法可以有效地对浮筒式多点系泊设计进行设计与优化。     

生产驳船多点系泊定位系统动态响应

导出了多点系泊系统的船舶运动方程,在船舶运动方程中计入了非线性恢复力。缆索分段的三维动态方程中采用了凝集参数模型与平均切向量非线性流体动力载荷处理技术,对某生产驳船系泊问题进行了计算,对受有风、浪、流环境力的系泊船运动方程进行了数值求解,得到了随时间变化的船舶运动和系泊索动态张力,考查了缆索动力学对船舶运动和链张力的影响,并与以前未计入缆索动力影响的准静态结果进行了比较。     

半潜式生产平台多点系泊选型设计

采用悬链线系泊模式为一座深水半潜式生产平台进行多点系泊选型设计。通过敏感性分析,理顺各类因素对于整体系泊设计方案的影响规律,从而实现参数的合理选取,使得系泊方案的各项技术指标均满足规范要求,最终总结得出一套针对深水浮体多点悬链线系泊系统的设计流程。     

风浪流作用下半潜平台水动力及其锚泊系统响应分析

针对某半潜平台主体和锚泊系统建立整体水动力模型,基于势流理论,在频域内计算平台在不同浪向下规则波中的水动力及其运动响应;在时域中计算张紧式系泊系统在风、浪、流联合作用下的非线性耦合运动响应,与悬链线系泊系统进行对比分析,结果表明,该半潜平台在高频范围内运动性能良好;深水环境中采用张紧式系泊要比悬链线系泊有优势。     

锚链分布方式对悬链式单点系泊浮筒 系泊力的影响

使用水动力和系泊分析软件进行建模和计算,分析了六锚链悬链式单点系泊浮筒在不同的锚链和锚点分布方式中的系泊力变化,探讨了抛锚位置对系泊系统的位移和拉力可能造成的影响。     

浮标系泊结构的参数优化匹配方法研究

针对浅海浮标系泊结构姿态控制问题,进行系统参数优化匹配计算方法研究.首先进行系泊结构力学分析,建立系统的力和力矩平衡方程,推导出系泊系统状态的描述方程;采用系泊系统起锚角和检测设备舱的倾斜角度为约束条件,取锚链型号和重物球质量作为设计变量,建立锚链的垂直高度相对误差最小为目标的系统参数优化匹配的数学模型;用最小二乘法求解非线性方程组,进行分层变量优化计算.所提出的系泊系统结构参数优化计算方法可为浮标系泊系统结构设计提供理论依据.     

Validation of a dynamic mooring model coupled with a RANS solver

Standard design procedures and simulation tools for marine structures are aimed primarily for use by the offshore oil and gas. Mooring system restoring forces acting on floating offshore structures are obtained from a quasi-static mooring model alone or from a coupled analysis based on potential flow solvers that do not always consider nonlinear mooring-induced restoring forces, fluid structure interactions, and associated hydrodynamic damping effects. This paper presents the validation of a dynamic mooring system analysis technique that couples the dynamic mooring model with a Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations solver. We coupled a dynamic mooring model with a RANS equations solver, and analyzed a moored floating buoy in calm water, regular and irregular waves and validated our motion and mooring force predictions against experimental measurements. The mooring system consisted of three catenary chains. The analyzed response comprised decaying oscillating buoy motions, linear and quadratic damping characteristics, and tensile forces in mooring lines. The generally favorable comparison of predicted buoy motions and mooring forces to experimental data confirmed the reliability of our implemented coupling technique to predict system response. Additional comparative results from a potential flow solver demonstrated the benefits of the coupled dynamic mooring model with RANS equations. The successful validated tool of coupling the dynamic mooring model with the RANS solver is available as open source, and it shows the potential of the coupled methodology to be used for analyzing the moored offshore structures.     

基于优化算法的锚泊系统设计数值方法

港口系泊系统的设计关系到船舶停靠的安全问题,是船舶与海洋工程研究的热点之一,以往的研究中,对于动荷载的考虑较少。在动荷载的基础上研究港口系泊系统的设计,首先,分析了港口系泊系统主要组成的钢管、钢桶、重物球、电焊锚链和抗拖移锚的受力情况;然后,基于物体受力平衡方程以及悬链线模型建立了系统受力模型,采用遗传算法进行数值模拟求解;最后,通过MATLAB编程得出了在不同情况下钢桶、钢管的倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域,并讨论了各影响因素对系泊系统组成部分的影响程度。     

浮标系统运动响应的时域模拟

采用悬链线理论精确地计算浮标漂移量与锚链力的关系曲线;通过B样条拟合求得锚链张力;从而达到锚泊系统的时域快速精准模拟。本文对于锚泊-浮体系统的研究有一定的指导意义。     

深水悬链锚泊系统等效截断水深优化设计

工程中,常用的深水悬链锚泊线通常是由顶部锚链、中部钢索和底部锚链三段复合而成。该文采用分段外推的数值解法,考虑锚泊线所受的重力、张力、流力以及锚泊线的弹性伸长,利用黄金分割算法求解锚泊线顶端张力对应的顶张角,对其进行静力特性分析。基于混合模型试验方法应用,考虑锚泊系统静力特性相似,采用遗传算法编制开发等效截断水深系统优化设计程序。以一座工作水深为1500 m的深水半潜式平台为例,对其悬链式锚泊系统在700 m水深处进行等效截断优化设计计算,为下一步进行混合模型试验提供参考。     

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。     

深水单根多成分系泊缆的静力分析

给出基于悬链线方程的深水单根忽略弹性的多成分系泊缆的静力分析方法,并以一工作水深为1000 m的两成分系泊验证该方法的正确性。运用迭代法和二分法相结合的计算方法准确、快捷地得到系泊缆形状关键数据,绘制悬链线图,完成系泊的静力分析。最后计算工作水深为2000 m的三成分系泊缆的静力特性,并给出张紧状态时的水平预张力。     

船舶操纵模拟器中的系缆张力模型

建立了可适用于6个自由度船舶操纵运动数学模型的系缆张力计算模型。系缆的应变满足虎克定律,利用悬链线方程和虎克定律推导出的系缆无应力长度的计算公式,根据计算出的系缆无应力长度和系缆的实际长度的对应关系,用试算法计算系缆张力;否则,忽略系缆的自重,通过由系缆的应变曲线图拟合的多项式来计算系缆张力,并分别计算了系缆的水平张力和竖直张力。进行了系缆破断强度的计算,并对系缆张力是否超出安全负荷以及系缆是否破断进行了判断。计算实例验证了模型的正确性和实用性。     

单柱式浮式风力机动力响应数值与试验分析

以200 m作业水深的5 MW OC3单柱式浮式风力机为研究对象,采用FAST程序对其在不同海况下的运动进行全耦合时历数值计算,并与采用1∶50缩尺比模型试验所得时历结果进行对比,通过时域以及频域方法对平台主要自由度运动以及系泊拉力进行分析。研究发现:垂向运动带来的自由面记忆效应较纵向和横向小;悬链线式模型所能提供的系泊拉力较张紧式系泊提供的拉力小;风浪联合作用下,风载荷主要激励低频固有频率运动,波浪载荷则主要激励波频运动;平台纵荡和纵摇运动受系泊系统的影响较大,而垂荡运动则不受系泊系统的影响。