鸭绿江口4万吨级双浮筒系泊系统设计与计算

为了在鸭绿江口设计一双浮筒系泊系统,用于4万吨级散货船的载驳作业,根据该海域的水文气象条件和船舶的有关资料及国家的有关规范,对双浮筒系泊系统所受风作用力、流作用、波浪作用力和合外力进行计算,依据计算结果对双浮筒系泊系统进行设计,确定系泊浮筒型号、锚链尺寸和长度及沉锤大小和掩埋深度,实际施工情况依照该设计方案效果良好,证明该计算和设计方法有效可行。     

一种软刚臂单点系泊腿万向节的数值计算方法

针对软刚臂单点系泊系统中系泊腿万向节结构件的数值计算问题,参考渤海现有软刚臂单点系泊装置资料,分析软刚臂系统系泊腿构件受力特点,提出结合水动力和软刚臂系统多体动力学计算结果,采用顺序耦合分析流程计算系泊腿万向节部件静强度的计算方法。结合计算结果,在满足相关规范要求的条件下,可初步确定系泊腿万向节的尺寸及材料。     

多点系泊FPSO系泊结构研究

多点系泊FPSO建造成本低,适用于环境较好的海域,其系泊结构设计逐渐引起业内的关注。研究了多点系泊结构的受力特点及规范要求;采用有限元方法,对西非海域油田AZURIT FDPSO(全球第一艘FDPSO)系泊结构建立三维有限元模型进行研究。按照规范要求,考虑各种工况组合,合理施加荷载,并对计算结果进行分析。得出的结论,对今后国内类似项目设计具有很好的借鉴意义。     

多点系泊FPSO的系泊结构研究

研究了多点系泊结构的受力特点及规范要求,采用有限元分析方法,对西非海域油田AZURIT FDPSO(全球第一艘FDPSO)系泊结构建立了三维有限元模型进行研究。按照规范要求,考虑各种工况组合,合理施加荷载,并对计算结果进行分析,得出的结论对今后国内类似项目设计具有很好的借鉴意义。     

悬链锚腿式单点系泊系统设计水深估算

设计水深是悬链锚腿式单点系泊选址时首要考虑的因素.目前船级社规范中给出了确定设计水深的方法,但是该方法对于船型尺度和环境参数等基础数据要求较高,在项目前期设计阶段往往难以直接应用.采用数值分析方法研究主流系泊船型在不同环境组合条件下的运动响应特征,进而提出基于系泊船型吃水直接计算最小水深的设计水深系数,并与物模试验结果...     

规范及设计工况对单点系泊系统设计的影响

针对南海单点系泊系统具体案例,考虑不同规范规定的多风浪流组合工况,通过水动力频域计算及系泊系统时域分析,得出不同工况下的系泊力数据,认为在波高周期相同的前提下,基于不同规范的系泊分析结果接近;与以往"采用环境条件的主极值和条件极值进行计算分析"的方法相比,采用方向极值进行单点系泊系统的设计更为科学可靠。     

深水半潜平台聚酯缆非线性刚度模拟分析

为了解深水半潜平台系泊系统聚酯缆不同张力状态下轴向刚度非线性特性,采用聚酯缆静态-动态刚度模拟方法,利用聚酯缆静态刚度作为初始输入,通过时域分析获取动态刚度及长度,对不同环境条件作用下,不同位置聚酯缆重新设置独立动态刚度及长度进行二次时域分析,计算半潜平台系泊系统受力及运动,与其他模拟方式计算结果对比表明,本文方法可以较为准确地反映半潜平台运动和系泊系统受力,降低计算量,提高设计效率。     

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。     

无缆自动系泊系统分析和展望

为促进无缆自动系泊系统的进一步发展，对国内外无缆自动系泊技术发展情况、无缆自动系泊系统类型及应用情况进行介绍，并对关键技术进行分析。在此基础上，对自动系泊技术的未来发展趋势进行展望。研究成果可为无缆自动系泊系统的设计与研究提供一定参考。     

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。     

多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力

运用理论方法研究多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力,建立了多点系泊船舶在波浪作用下的运动和系泊力的计算模型和求解方法,提出了带浮筒的链系的特性计算方法。采用时域计算解决链系的非线性问题。通过模型试验验证计算方法的精度和可靠性,开发了可供工程计算的计算程序。     

高桩码头前后沿同时系靠泊ROBOT数值模拟

高桩码头前后沿同时系靠泊会增加后沿船舶撞击力,使码头结构的横向位移及桩基内力发生变化,针对其受力特点,采用ROBOT对两侧系靠泊的高桩码头受力特性和变形进行数值模拟分析,验证了ROBOT对实际工程计算的适用性。通过较为完整的荷载组合计算分析,指出:对于两侧系靠泊的高桩码头后沿撞击力的增加使码头的横向位移变大,且对直桩的弯矩和剪力影响很大,在设计中应引起足够重视。     

深水钻井船锚泊定位分析方法研究

采用准动态方法和动态耦合方法对作业于1 500 m水深的钻井船开展锚泊定位分析,比较两种方法的结果,并研究两种锚泊定位分析方法的特点。研究表明:不同设计阶段采用不同的锚泊定位分析方法能够提高设计的效率和精度。     

复杂系泊系统静力特性快速计算方法研究

以一工作水深为375 m的转塔式浮式生产存储系统(FPSO)为例,研究了复杂系泊系统静力特性计算方法.基本思路是,首先计算出每种类型锚泊线的水平张力TH-水平跨距X曲线,以离散点的形式给出;然后依次给出上端系缆点水平移动距离,相应的计算每根锚泊线新的水平跨距,再根据这些新的水平跨距在对应的TH-X曲线中插值求出此时的每根锚泊线水平张力,将其向X轴正方向投影,合成后即得上端系缆点移动后的系泊系统X方向水平恢复力.对垂直方向的恢复力计算方法与此类似.计算结果与Dynfloat软件结果吻合得很好.此方法简单直观,容易理解,且耗时较少,比较适用于复杂系泊系统静力特性计算.     

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。     

A simplified method for reliability- and integrity-based design of engineering systems and its application to offshore mooring systems

This paper presents a simplified method for the reliability- and the integrity-based optimal design of engineering systems and its application to offshore mooring systems. The design of structural systems is transitioning from the conventional methods, which are based on factors of safety, to more advanced methods, which require calculation of the failure probability of the designed system for each project. Using factors of safety to account for the uncertainties in the capacity (strength) or demands can lead to systems with different reliabilities. This is because the number and arrangement of components in each system and the correlation of their responses could be different, which could affect the system reliability. The generic factors of safety that are specified at the component level do not account for such differences. Still, using factors of safety, as a measure of system safety, is preferred by many engineers because of the simplicity in their application. The aim of this paper is to provide a simplified method for design of engineering systems that directly involves the system annual failure probability as a measure of system safety, concerning system strength limit state. In this method, using results of conventional deterministic analysis, the optimality factors for an integrity-based optimal design are used instead of generic safety factors to assure the system safety. The optimality factors, which estimate the necessary change in average component capacities, are computed especially for each component and a target system annual probability of system failure using regression models that estimate the effect of short and long term extreme events on structural response. Because in practice, it is convenient to use the return period as a measure to quantify the likelihood of extreme events, the regression model in this paper is a relationship between the component demands and the annual probability density function corresponding to every return period. This method accounts for the uncertainties in the environmental loads and structural capacities, and identifies the target mean capacity of each component for maximizing its integrity and meeting the reliability requirement. In addition, because various failure modes in a structural system can lead to different consequences (including damage costs), a method is introduced to compute optimality factors for designated failure modes. By calculating the probability of system failure, this method can be used for risk-based decision-making that considers the failure costs and consequences. The proposed method can also be used on existing structures to identify the riskiest components as part of inspection and improvement planning. The proposed method is discussed and illustrated considering offshore mooring systems. However, the method is general and applicable also to other engineering systems. In the case study of this paper, the method is first used to quantify the reliability of a mooring system, then this design is revised to meet the DNV recommended annual probability of failure and for maximizing system integrity as well as for a designated failure mode in which the anchor chains are the first components to fail in the system.     

趸船自动平衡系统

在水位落差大的区域,浮码头活动钢引桥会在趸船上长距离移动而引起趸船不同程度横倾。针对这一问题,对趸船平衡进行了研究。采用力学基本原理,介绍一种全新的趸船自动平衡系统,分析了3种不同工况条件下趸船平衡的基本受力原理、趸船自动平衡系统的设计方法以及配重的计算选取原则,并结合工程实例介绍了该系统自动平衡支座及其轨道的设计方法、位置布置原则等若干实际应用中应当注意的问题。     

基于拖曳锚轨迹方程的拖曳锚系泊优化分析

拖曳锚系泊作为目前海洋工程使用最为广泛的系泊方式，因其较低的制造和安装成本使其成为小型浮式平台系泊方式的首选。目前拖曳式系泊设计大多根据以往工程经验进行选择设计，由于经验设计中并没过多的泥面表面及以下锚链安装信息，因此在设计之初很难对系泊材料用量准确计算。不同重量的拖曳锚在同样的嵌深和同样的锚倾角条件下，所能提供的系泊力大不相同。同时，不同重量的拖曳锚的在相同土壤条件下拖曳嵌入轨迹不同，因而最大埋深不同。上述两方面原因导致不同重量的拖曳锚提供的系泊力不一样。因此，需要达到同样的系泊效果，泥线以下反悬链线和卧底链的长度在不同重量锚的系泊系统中是不同的。参照系泊成本各个分项在其生命周期各阶段的占比，材料制造成本与安装成本占据系泊成本的大部分，且安装成本往往正比于材料成本。因此降低系泊锚链的材料成本对整个系泊系统的成本降低起到了巨大的优化作用。通过结合拖曳锚的极限平衡法拖曳轨迹理论方程，以不同重量的拖曳锚在粘性土壤中的不同拖曳距离下提供额定系泊力时所需要的材料重量为系泊成本评价依据，从而得到浮式结构物系泊系统的一种设计优化方法。     

漂浮式海洋能平台运动响应耦合预报研究

随着海洋工程向远海发展,漂浮式海洋能平台的运动响应预报问题成为研究的热点之一.本文以漂浮式海洋能平台为研究对象,首先基于间接时域法,建立浮式平台时域运动方程,然后基于悬链线理论和全矢量形式的三维集中质量法,建立系泊系统运动方程.在使用自行开发的计算程序对以上方程进行求解获得初值后,以系缆和浮式平台的受力和位移作为2个运动方程的交互输入与输出,建立浮式平台与系泊系统的全耦合计算方法.最后对简化的浮式海洋平台进行计算,分析载体平台的运动响应和系缆受力情况.本文可为解决相关工程问题提供参考和借鉴.     

缆绳非线性刚度对深海系泊系统的影响

聚酯缆绳因其质轻、无腐蚀而多用于深海系泊系统。聚酯缆绳的材料非线性决定了在实际工程应用中,轴向刚度表现为非线性特性。针对此特性,以动态时域方法分析聚酯缆绳的数值模型,在风、浪、流的环境载荷作用下,考虑FPSO的耦合作用,对比轴向线性刚度与轴向非线性刚度下的船体运动响应和聚酯缆绳的张力。结果表明,非线性刚度更能准确描述船体真实运动及缆绳的张力变化,对以后优化锚泊系统的设计有着重要的意义。