FPSO串靠外输作业水动力耦合响应分析

FPSO与穿梭油轮串靠外输作业时两船体之间的相互作用较为复杂,基于多体水动力学方法对两浮体的运动响应进行分析.应用水动力学软件ANSYS-AQWA建立耦合响应分析模型,计算单点系泊FPSO与穿梭油轮之间的水动力影响.通过时域分析得到不同风浪流组合工况下系泊锚链与浮体之间系泊大缆的张力变化曲线,分析张力及大缆的变化特性,为串靠外输作业提供参考依据.     

FPSO与穿梭油轮的耦合水动力及运动响应研究

为探明通用型FPSO与穿梭油轮串靠外输模式下耦合水动力及运动响应特性,利用Aqwa软件,对通用型FPSO与穿梭油轮进行频域水动力分析,得到FPSO与穿梭油轮的水动力响应数据。选取墨西哥海域典型外输状态海况条件,开展FPSO与穿梭油轮系泊状态下耦合运动响应的数值预报,分析FPSO与穿梭油轮的间距、海况、装载工况等因素对运动响应及系泊系统载荷的影响。本文研究成果对通用型FPSO与穿梭油轮外输作业时选取合理的海况和间距具有指导意义,同时可用于指导系泊系统的设计。     

海洋平台原油外输大缆绞车关键技术参数设计研究

在FPSO、CTV等与提油轮进行串靠输油作业的过程中,大缆绞车通过系泊大缆将FPSO、CTV等与穿梭油轮或者VLCC进行串靠系泊,使输油平台和提油轮之间的距离保持相对稳定,从而保证外输作业的安全。目前,国际上各大船级社的相关规范和标准没有对大缆绞车的设计进行系统的规定,本文分析研究了大缆绞车的设计技术指标,可为大缆绞车设计提供参考。     

明珠号在西非海域多点系泊系统可行性分析

针对明珠号FPSO采用多点系泊系统在西非海域作业的可行性问题,分析FPSO在该区域环境条件下的动力响应特性,设计FPSO的系泊型式和艏向布置方位,选取生产、外输两个作业工况,以及压载和满载两个极端工况进行计算分析,结果表明,多点系泊系统能够满足作业定位的要求,可以抵御百年一遇的风浪作用。     

考虑维修的FPSO外输作业风险分析

对浮式生产储卸油装置(FPSO)串靠外输系统的风险源、风险演化过程、发生概率、维修周期和维修范围进行研究。首先基于统计得到的历史失效数据,对串靠外输系统进行风险辨识,并结合系统的设备组成确定引起不同风险的基本事件,建立串靠外输系统的故障树模型,理清风险的演化过程;然后采用4种概率模型分析不同基本事件的发生概率,计算外输事故发生概率的动态变化曲线,确定系统的维修周期;最后考虑设备故障概率的动态变化,计算不同年份下对系统可靠度起关键影响的部件,确定系统的维修范围。研究结果对外输系统的设计和外输作业具有一定的指导意义。     

连接缆形式对旁靠外输安全的影响分析

联合考虑FPSO与穿梭油船之间的水动力耦合效应,以及船体与软刚臂系泊系统、连接缆、旁靠靠球之间的相互作用,基于三维势流理论对软刚臂系泊FPSO旁靠外输作业进行多浮体水动力响应时域分析。针对耦合外输系统中的连接缆,分析缆绳刚度、绳长和布置形式的改变对缆绳安全系数的影响。通过不同环境组合下两种典型装载工况结果分析表明:加粗连接缆、交叉布缆、以及调整连接缆长度使得连接缆受力均衡可以有效地提高系统作业安全性。     

FLNG系统旁靠外输作业时的水动力性能数值研究

对大型浮式液化天然气(FLNG)系统与LNG运输船以旁靠方式进行LNG外输作业时船体的水动力性能开展数值研究。全面考虑了双船体之间的水动力相互干扰,以及船体与系泊系统和连接系统之间的耦合作用。在验证了数值计算模型正确性的基础上,对旁靠外输作业时各典型工况进行数值计算,从而得到在风、浪、流共同作用下FLNG与LNG运输船间的相对运动情况、系泊系统和两船之间连接系统的受力情况,为后续设计提供参考。     

小型多边形FPSO两点外输方案分析

针对多边形FPSO没有风标效应的问题,提出该类型FPSO货物传输的两点外输方案,通过动力定位(DP)油船、Hiload卸载方式及常规油船外输方式比较,确定采用常规油船方案,针对双外输点可提高作业窗口、首侧推可增加作业灵活性、首部接油可缩短软管长度和作业风险、尾部拖船可确保作业安全距离的分析论证,以及两点外输与传统外输对比、常规油船与动力定位(DP)油船对比,确定采用常规油船两点外输在外输设备配置和外输作业风险方面的综合优势,对外输环境条件、环境方向、拖船角度等不同组合下大缆张力,以及水池实验模拟分析的结果表明,大缆张力和偏移角可控,两点外输方案可行。     

两种艏型维护船顶靠塔基耦合水动力性能研究

为了保证维护船维护工作的正常进行,确保在复杂海况时维护人员的安全,维护船一般采用船首顶靠海上风机基础靠船桩的方式来支持维护人员登上海上风机进行维护工作。文章利用CFD数值仿真软件FINE/Marine得到风、流力系数及粘性阻尼系数,针对两种不同的船首型式,运用水动力分析软件AQWA,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的共同作用,进行数值仿真模拟分析,计算在不同的波高和浪向角下维护船的运动响应。对比两种船首型式维护船的升沉和横摇响应结果发现,A型船首(平头局部外凸型)优于B型船首(平头型),从而为维护船的艏型开发、维护船登靠方式、靠船桩布置方位设计提供参考,并为海上运维作业提供安全预报。     

LNG并靠外输作业时水动力性能数值研究

利用水动力分析软件HydroSTAR和锚系泊软件Ariane7,对LNG浮式储存及再气化装置(LNG-FSRU)和穿梭LNG船(Shuttle-LNG)组成的多浮体系统在并靠外输作业时的水动力性能进行分析研究.重点对单船和并靠下的RAO曲线进行了对比;在一定环境组合下考虑水动力相互干扰的因素,对多浮体系统进行了时域分析,得到了此海况下的船体运动、相对运动、两船之间系泊缆张力以及护舷反力等的特性,可为装卸臂的设计和实际工程应用提供相关技术依据.     

FPSO与油轮串靠外输时的系泊时域分析

Problems experienced during Floating Production, Storage and Offloading (FPSO) tandem offloading operations were investigated. The aim of this research was to improve the reliability of such systems, and it needed a means to assess them. Time-domain simulation and analysis of offloading systems was performed using the multi-body mooring software ARIANE 7.0. Hydrodynamic interaction between the vessels was considered. The responses of the offloading system in different loading cases, different parameters of offloading hawsers and the effects of challenging environmental conditions were calculated. There was a focus on the problems of relative motion between the two bodies and its effects on the intensity of hawser forces. Minimum relative distance, maximum relative headings and maximum tension in the hawsers of offloading systems were obtained by time-domain analysis. The time-domain analysis was effective and comparative study can be used to optimize parameters of the system and extend operating limits.     

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.     

拖曳系统运动传递计算

由母船、拖缆和拖体构成的拖曳系统,在拖航作业中,母船受风浪扰动发生升沉和纵摇运动,水面扰动沿缆传递至拖体,影响探测设备性能。文中研究的合理简化的母船波浪运动预报模型、结合已有的拖缆动力学计算模型耦合拖体空间运动模型,构造衔接条件和转换关系式,建立较为完整的水下拖曳系统运动传递模型。编制相应计算程序,计算了二段式拖曳方式对扰动的传递,归纳其扰动传递特性。表明该模型可应用于拖曳运动稳定的设计分析。     

基于结构可靠性的锚泊辅助动力定位滑模控制

针对长年累月定位在深海恶劣海况下的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading vessels，FPSOs)的作业安全问题，本文提出了一种基于缆线结构性的锚泊辅助动力定位滑模控制方法。通过引入结构可靠性因子，表征锚泊系统缆线的安全，在此基础上设计一种新型滑模控制器，通过控制结构可靠性因子和艏向以达到FPSO锚泊辅助定位目的，并证明了系统的稳定性。通过一系列的仿真实验，证明了所提出的基于结构可靠性滑模控制器的有效性、安全性和节能性。     

Nonlinear hydrodynamic responses of submerged moving payload in vicinity of a crane barge in waves

The wave interaction with a submerged cylindrical payload subjected to constrained motions in presence of a nearby floating crane barge is investigated in the three-dimensional numerical wave tank using a fully nonlinear potential flow model in the time domain. Numerical simulations are carried out to investigate the hydrodynamic features of this submerged payload under pendulum motion in water waves as well as while it moves towards the sea bed at a constant vertical velocity. It is known that the presence of multiple side by side floating bodies in waves can create significant drift motion. In the present study the similar drift motion is observed for the side by side floating barge and submerged payload and it appears that the submerged payload under constrained motions may face a very large mean drift motion of nearly seven times that of the incident wave amplitude in the beam sea upstream condition. Emphasis is also given towards investigating and understanding the influences of natural frequency of the payload and shielding effect due to the presence of the floating barge. It is found that natural frequency coupled with shielding effect generates remarkable low frequency components in payload responses both in the head sea and the beam sea situations. The effect of different cable lengths, wave maker frequencies and downward moving velocities on payload responses under several geometric setups are studied and compared, and interesting features such as increased low frequency movement of the payload near the natural frequency region and existence of considerable low frequency motions even at a greater depth (while the payload is quite below the free surface) are observed.     

浮式海上风力机运动性能和锚泊系统(英文)

The development of offshore wind farms was originally carried out in shallow water areas with fixed(seabed mounted) structures.However,countries with limited shallow water areas require innovative floating platforms to deploy wind turbines offshore in order to harness wind energy to generate electricity in deep seas.The performances of motion and mooring system dynamics are vital to designing a cost effective and durable floating platform.This paper describes a numerical model to simulate dynamic behavior of a new semi-submersible type floating offshore wind turbine(FOWT) system.The wind turbine was modeled as a wind block with a certain thrust coefficient,and the hydrodynamics and mooring system dynamics of the platform were calculated by SESAM software.The effect of change in environmental conditions on the dynamic response of the system under wave and wind loading was examined.The results indicate that the semi-submersible concept has excellent performance and SESAM could be an effective tool for floating wind turbine design and analysis.     

海上半潜式浮式风机平台系泊系统对比研究

选取5MW-OC4深水半潜式浮式风机平台为参考模型,利用AQWA软件建立半潜式浮式风机平台模型,在频域范围内计算浮式风机平台运动响应,得到平台幅频响应曲线,以验证数值分析的可靠性。选取3种浮式风机平台系泊系统,对比研究系泊系统改变对浮式风机平台运动响应的影响规律,同时分析极端环境条件下单缆失效对浮式平台运动响应及系泊缆张力的影响。计算结果对浮式风机平台系泊系统的优化设计有一定的参考意义。     

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。