柔性连接装置约束下的相邻浮体频域响应分析

许多海上工程作业会涉及两个或多个浮体相邻作业,如海洋平台组块双船浮托安装等。在波浪作用下,相邻多浮体会发生水动力干扰现象,在特定条件下引起强烈的间隙共振,产生的巨大波浪力会对浮体造成破坏。相邻多浮体之间往往会存在柔性连接,需要考虑多浮体水动力干扰及柔性连接构件的约束力对浮体运动响应的耦合作用,以及约束力本身对刚性或柔性连接构件的影响。因此,需要建立多浮体耦合的水动力—结构动力模型研究相互连接的海上浮式结构在复杂环境载荷下的动力响应。文中以双船浮托安装作业为背景,开发了耦合的水动力—结构动力模型分析平台组块在双船拖运过程中的复杂动力响应。通过结合动态子结构法和静凝聚法,考虑连接构件的柔度,将连接构件的质量和刚度凝聚到构件与双船的连接点处。结合多浮体频域水动力分析,研究了双船在柔性构件约束下和复杂水动力干扰共同作用下的运动响应。     

近岛礁地形影响下的浮式平台运动响应

近岛礁附近的地形一般呈现高低不平的状态,水深从几十米到几米不等。远场波浪向近岸传递过来时在礁盘上会经过复杂的演化,使得浮体附近的波浪呈现一定的非均匀性,不同于常规的长峰规则波,同时礁盘的起伏变化会对波浪中的浮体的运动产生影响,最终使得浮体在复杂地形下的水动力运动响应不同于一般均一水深下的浮体响应。该文通过建立浮体和礁盘地形的耦合水动力模型,计算了礁盘对浮体入射波力、绕射力、辐射水动力系数以及运动的影响,同时与水池模型试验对比了浮体运动,两者较为一致。研究表明复杂地形对浮体的水动力运动存在较大的影响,在某些周期附近会增大浮体的运动响应,因此需要理性考虑复杂地形对浮体的影响。     

气浮海洋平台的水动力系数分析

文中以某气浮结构平台为研究对象,基于三维势流理论通过MOSES对气浮体和实浮体在相同波浪下的响应、不同吃水下、不同水深下的下气浮结构的水动力系数进行了研究分析.分析结果表明：气浮体和实浮体在相同波浪条件下的响应是不同的,气浮体垂荡响应大于实浮体,而气浮体的摇摆响应和横荡响应要小于实浮体,气浮体内部气体具有减摇的作用;在相同的扰动波浪周期下,随着水深的增加,气浮体的水动力系数呈下降趋势;在相同的扰动波浪周期下,随着吃水的增加,垂荡的水动力系数呈下降的趋势,而横荡的水动力系数呈上升的趋势,对于纵摇的水动力系数影响不大.     

船运阶段海上变电站上部组块-驳船强度分析

海上变电站上部组块船运是海上施工至关重要的一环，上部组块-驳船整体系统的水动力特性和惯性荷载组合将直接影响上部组块结构的安全性。基于浮体动力学方程及惯性力计算方法，开展不同重现期环境荷载下上部组块-驳船的整体响应谱特性研究，分析最不利惯性力-重力耦合荷载组合对上部组块结构强度影响。基于不同设计规范条款及驳船吃水，给出船运阶段上部组块对惯性力-重力组合及整体系统水动力的敏感性规律，为国内短期、快频海上变电站的不同设计阶段校核提供规范选择及驳船吃水设计方面的指导性意见。     

基于AQWA的双浮箱-双水平板浮式防波堤水动力分析

运用AQWA软件,针对双浮箱-双水平板浮式防波堤,建立不规则波作用下浮体锚链的耦合模型,研究时域情况下,改变水平板与浮箱的垂直间距,分析浮体运动响应以及锚链受力情况;并深入探讨了不同波浪周期和波高情况下水平板长度对浮体运动响应以及锚链受力的影响.结果表明,增加水平板与浮箱的垂直间距和水平板长度,可以有效减小浮体运动响应和锚链受力.波高和波浪周期是浮体重要的水动力因素,波高越大,波浪周期越长,浮体运动响应越剧烈;当浮体水平板长度达到21米左右时,整个防波堤达到最佳锚泊状态.     

大型围圈型浮式结构物的波浪运动响应分析

大型浮式结构物作为一种海上综合保障基地,可为人们解决海上物资中转、人员和船只安全等难题提供新的手段,准确预报波浪中结构物的水动力特性,对浮式结构物的设计和安全性评估具有十分重要的意义。本文应用三维势流理论,对围圈型浮式结构物的频域水动力性能进行了分析,与试验结果对比验证了计算的有效性,同时本文以浮体内部波高和浮体运动响应为对象,探讨了波浪条件、连接器长度和重心变化对浮体频域水动力性能的影响。研究结果表明,浮体内部波浪的反射与干扰不容忽视,连接处的水体振荡最为剧烈;浮体垂荡运动对浪向的变化并不敏感;浮体间的连接器长度的变化,对其峰值区域的纵摇运动、横摇运动和高频区域的垂荡运动影响相对较大;浮体重心位置的改变对其水动力性能的影响较小。     

系泊Spar平台波浪中耦合运动的数值模拟及模型试验

为了研究恶劣环境载荷引起海洋结构物的非线性运动响应,文章基于三维时域格林函数理论,提出了采用时域物面非线性理论方法直接模拟系泊浮体时域耦合分析所需的水动力,建立了系泊浮体波浪中时域耦合运动的数学模型.该方法充分考虑了每时每刻浮体在瞬态波面下湿表面的变化,并计及平均水线面下瞬时空间位置的改变,系统研究了系泊Spar平台波浪中的耦合运动响应及系泊线张力.最后,将数值模拟结果与模型试验结果进行了比较,计算结果令人满意.     

波浪中两浮体水动力干扰模型试验研究综述

波浪中两浮体的水动力干扰问题主要来自于海上补给作业实践。目前,国内外已有多家水池机构可开展两浮体的零航速模型试验,而有航速状态下两船模型试验的数据十分稀少且珍贵。为此,文章重点介绍了国内外相关机构开展的两浮体间流体共振模型试验、零航速和有航速下的两浮体模型试验概况,并分析了波浪中有航速两船水池模型试验的主要技术难点。     

波浪中两浮体水动力干扰模型试验研究综述（英文）

波浪中两浮体的水动力干扰问题主要来自于海上补给作业实践。目前,国内外已有多家水池机构可开展两浮体的零航速模型试验,而有航速状态下两船模型试验的数据十分稀少且珍贵。为此,文章重点介绍了国内外相关机构开展的两浮体间流体共振模型试验、零航速和有航速下的两浮体模型试验概况,并分析了波浪中有航速两船水池模型试验的主要技术难点。     

双船间隙水体运动特性及水体阻尼修正研究北大核心CSCD

[目的]旨在修正势流理论在计算小间隙双浮体系统时由于无黏假设导致的结果失真现象,研究间隙水体的运动响应特性。[方法]建立过驳双船系统CFD数值计算模型,分析间隙水体的响应特点及机理。之后将CFD计算结果与势流理论计算结果进行对比,获得准确的双船间隙水体修正阻尼系数,从而修正势流理论的计算结果。[结果]结果表明,不同频率的波浪通过双船间隙时波面升高变化趋势不同,对于低频波浪,入射波不能穿过双船间隙,间隙的波面升高小于入射波的波幅;对于高频波浪,入射波可以从双船的间隙穿越,间隙内波面升高大于入射波的波幅;在特定波浪频率下,双船间隙存在一个高速区域,对应的双船内侧动水压力降低,产生较大的吸力,可能对过驳作业造成不利影响。[结论]通过上述方法得到了更为准确的间隙水体修正阻尼系数,为过驳双船系统的高精度、快速水动力及运动性能计算提供了指导。     

海洋平台浮拖安装的数值仿真（英文）

In this paper, a numerical investigation of a float-over installation for an offshore platform is presented to verify the feasibility of the actual installation. The hydrodynamic performance of a T-barge is investigated in the frequency domain, and the coupled motions are analyzed in the time domain. We then compare with those of the model test and determine that the response amplitude operator and the time series agree quite well. The barge exhibits favorable hydrodynamic behavior in the considered sea state, and the equipment loads are allowable. The mooring system and sway fender forces are within the permissible range. Based on these results,we can verify that the actual installation of the offshore platform is feasible. We accurately simulated many important factors and effectively reduced the risk associated with the offshore installation, which is of great importance. As such, we demonstrate that the numerical simulation of the float-over installation for offshore platforms has practical engineering significance.     

Numerical Simulation of Float-Over Installation for Offshore Platform

In this paper, a numerical investigation of a float-over installation for an offshore platform is presented to verify the feasibility of the actual installation. The hydrodynamic performance of a T-barge is investigated in the frequency domain, and the coupled motions are analyzed in the time domain. We then compare with those of the model test and determine that the response amplitude operator and the time series agree quite well. The barge exhibits favorable hydrodynamic behavior in the considered sea state, and the equipment loads are allowable. The mooring system and sway fender forces are within the permissible range. Based on these results, we can verify that the actual installation of the offshore platform is feasible. We accurately simulated many important factors and effectively reduced the risk associated with the offshore installation, which is of great importance. As such, we demonstrate that the numerical simulation of the float-over installation for offshore platforms has practical engineering significance.     

大件运输双体船改造分析

采用有限元直接计算方法,对改造的大件运输双体船进行全船结构计算分析。该船由两艘甲板驳拼接而成,用于运输箱梁。结果表明,通过合理的拼接和简单的工序,能将旧船改为符合具体特殊要求的双体船,避免应力集中,较好地承受和传递载荷。     

大型海上风机浮托安装进船过程数值分析

对海上风机浮托安装的进船过程进行分析,对于H型双体船分别从频域和时域等两个方面进行模拟。在频域模拟过程中,得到不同来浪方向H型驳船的运动RAO;在时域模拟过程中,采用悬链线系泊得到进船过程中波浪作用下船体的缆绳张力。通过计算分析可得:随着缆绳长度的增加,系泊张力逐渐减小;系缆长度相近,系泊张力随之相近。建议在进船过程中需布置长度相近且尽可能长一些的系缆。     

砰击载荷作用下双体船强度计算方法研究

舰船的砰击载荷与结构响应的研究一直备受关注.对于双体船来说,砰击按部位可分为底部砰击、外飘砰击和甲板上浪,和连接相邻船体的甲板下侧,即湿甲板砰击.目前对于双体船的砰击计算还不完善,因此对于该船型的砰击研究十分必要.本文分别利用规范计算和直接计算的方式,对砰击载荷作用下双体船强度影响进行研究.规范计算主要基于中国船级社规范计算砰击载荷,直接计算则是通过线性势流理论预报船波相对速度,借助相关规范确定砰击压力系数,实现砰击载荷的直接计算.通过有限元软件加载计算,分析比较2种载荷计算方法对双体船强度的影响,以指导砰击载荷作用下双体船局部结构的设计实践.     

大吨位沉船打捞多体系统耦合水动力特性研究

双驳船抬吊法是大吨位沉船打捞中主要采用方法之一。两艘驳船、难船构成的系统具有尺度大、间距小等特点,波浪环境形成复杂水动力耦合效应，基于势流理论，增加人工阻尼修正其粘性影响，利用AQWA软件开展单驳船、两驳船约束其一、两驳船耦合三种状态多体系统水动力数值预报研究，重点分析不同状态下驳船运动响应及波浪载荷，探讨了驳船约束模式、浪向角及周期对驳船水动力影响规律，探明了浪向角与周期对驳船耦合水动力及运动响应不利干扰，对指导沉船打捞多体系统的空间布局与作业海况具有重要意义。     

Planar multibody dynamics of floating Y-method installation system and the lowering of subsea equipment based on finite element modeling

The subsea equipment installation is a complex operation that demands a precise and reliable approach to avoid the accidental losses of lives and equipment damage. The multibody installation system is overwhelmed with the dynamic behavior and responses of the system, which signifies the importance of analysis of the Multibody Dynamic System (MBDS). The modeling of MBDS is challenging and complicated due to the interconnectivity and nonlinearity assigned to them. In this paper, the planar dynamics of a floating multibody system are attained by employing two tugboats and a payload with a contextual offshore installation scenario to be applied in a water depth of over 1500 m. The lifting operation is nine degrees of freedom (9-DOF) multibody model done with the help of two strands and three bodies having 3-DOF each. The coupled equations of motion are established by deploying the Velocity Transformation Technique. The hydrodynamic and two-strand forces are simplified as linear, while the hydrostatic and mooring forces are treated as nonlinear external loads. The numerical solution to the equations for the MBDS is obtained from the Runge Kutta Method of Fourth-Order. Furthermore, the Finite Element Modeling approach discusses the installation operation using Y-method. The results of the proposed numerical model are validated by comparing it with the numerical simulation from OrcaFlex, and the results from both models are found to be in good agreement. The findings of this study will help improve the safe and stable installation of deep-water multibody structures.     

适应近海落水人员快速救援的双体船设计与分析

提出一种用于海上救援的双桨式双体船设计方案,该双体船将救援与驾驶相结合,具有高航速、稳性良好、操纵灵活等优势,采用电力推进方式,航行过程中对海洋造成的污染较小,具备直行、避障、曲线行驶、转向等突出的航行性能。该双体救援船具备完整的巡视、搜索、救援能力,可对落水人员实施有效救援,适用于景区、游乐场的安保巡视等近海救援领域,对紧急事故有较强的应急救援能力。     

海上长球首尾双体风电维护船阻力和耐波性能研究

近年来,海上风电场迅猛发展,风电维护船成为迫切需求。借鉴小水线面双体船优良的阻力性能和穿浪双体船优秀的耐波性能,根据中国海上风电场维护船航行的环境和使用特点,选用阻力和耐波性能优良的长球首尾双体船型作为风电场维护船型。在此基础上采用CFD数值仿真计算阻力性能,运用NAPA软件计算耐波性能。从而得到不同条件下较优良的船型,为海上风电维护船的设计提供一定的参考和借鉴。     

近海风电场风机桩群布局对海域水动力条件的影响

为了探讨海上风力发电场规划实施后风机桩群对附近海域水位、流速、潮通量等水动力条件的影响,建立了长江口、杭州湾及其附近海域大范围平面二维潮流数学模型,研究结果表明:风机实施的影响范围及程度与工程海域的潮流特性、风机布置形式等有关,就上海风电规划而言,风电场的实施基本没有对附近海域造成较大影响。