单点系泊船舶非线性动力学特性的试验研究

对潮流作用下单点系泊船舶的静态分岔特性和动态分岔特性进行了试验研究.通过试验确定了船舶的平衡系泊点及其Liapunov运动稳定性.以来流速度和系缆长度为分岔控制参数,研究了船舶系泊运动的静态分岔与Hopf分岔特性.对系统的动力学行为进行了定性分类,据此在参数空间中给出了局部分岔集.它将参数平面划分为四个不同的区域,每个区域中船舶的运动模式均不相同,但同一区域内系统的动力学行为是一致的.研究表明,单点系泊船舶具有复杂的动力学响应,试验中观察到吸引子的共存与跳跃和Hopf分岔现象.局部分岔集的确定为系泊系统设计参数的选择提供了依据.     

系泊船舶动力学特性的计算机仿真研究

以三阶操纵运动方程为基础，引入定常的风力、潮流作用力和二阶波浪力，建立了系泊系统三自由度的运动微分方程。在此数学模型的基础上．建立了系泊系统的多自由度的计算机仿真模型。在潮流作用、潮流和风作用以及风浪流联合作用等三种情形下，对系泊船舶的动力学响应分别进行了仿真研究。研究表明，系泊系统的动力学行为具有强烈的非线性特征。对于单点系泊船舶而言，在定常的风浪流作用下．顶风顶浪顶流状态并不一定是最为危险的工况。     

单点系泊系统的静态分岔特性研究

研究了潮流作用下单点系泊船舶的静态分岔特性。以三阶非线性操纵运动微分方程为基础导出了系泊系统运动响应的数学模型，得到了静态分岔方程。运用奇异性理论和普适开折方法对其分岔特性进行了研究。应用系泊运动时域仿真模型，对一股驳轮的静态分岔特性进行了数值计算，结果与理论分析一致。研究表明，在系泊系统的设计中，考虑其静态分岔特性和系泊系统的结构稳定性是必要的。     

CALM系泊30万吨级油轮动力响应试验研究

基于物理模型试验,对悬链式单点系泊系统动力响应进行研究,探讨了单点系泊系统在风、浪、流的联合作用下油轮的运动规律和系泊力影响因素。研究结果表明:油轮横摇运动主要做波频运动,风速和波高的增大对船舶系泊力影响显著。油轮载重也对系泊力产生较大影响。     

内转塔式单点系泊系统敏感性研究

本文以我国南海某条FPSO的内转塔式单点系泊系统为例,研究内转塔式单点系泊的不同参数对于FPSO的运动和系泊张力的影响,确定单点系泊系统不同参数的敏感性。本文从系泊系统材料、系泊系统重量以及系泊缆预张力3个方面考虑其对系泊系统受力及FPSO的运动等设计参数进行敏感性分析。通过分析确定了FPSO的运动和单点系泊系统的动力响应对于系泊系统不同参数的敏感程度。     

内转塔式单点系泊系统敏感性研究

本文以我国南海某条FPSO的内转塔式单点系泊系统为例,研究内转塔式单点系泊的不同参数对于FPSO的运动和系泊张力的影响,确定单点系泊系统不同参数的敏感性.本文从系泊系统材料、系泊系统重量以及系泊缆预张力3个方面考虑其对系泊系统受力及FPSO的运动等设计参数进行敏感性分析.通过分析确定了FPSO的运动和单点系泊系统的动力响应对于系泊系统不同参数的敏感程度.     

激励力幅值对非线性能量阱系统全局分岔特性的影响研究

本文在质量比为小参数条件下,研究了简谐激励力幅值变化对非线性能量阱系统全局分岔特性的影响.首先,建立了简谐激励力作用下单自由度非线性能量阱吸振系统动力学模型,并运用复变量平均法推导了系统1:1:1主共振响应的慢变方程;然后通过多尺度法分别在慢变与快变两个时间尺度上研究了对系统慢不变流形以及全局分岔特性;最后,结合相轨迹法仿真了系统平衡点个数和吸引子类型随激励力幅值的演变过程.研究结果表明:非线性能量阱阻尼比小于1/3时,系统才会存在跳跃现象;随着激励力幅值的增加,系统可能出现周期吸引子与折奇点两类平衡点共存、亚临界分岔、Hopf分岔等复杂的非线性动力学行为,系统相轨迹也会发生明显的改变.     

FPSO软刚臂单点系泊系统动力分析

本文针对渤海油田浅水FPSO软刚臂单点系泊系统,利用多刚体动力学的分析方法,建立软刚臂系泊系统动力方程进行受力分析,得到FPSO在风浪流中运动时转塔上的系泊力,并与模型试验实测得到的系泊力进行对比,以验证动力方程与计算程序的正确性.二者对比的结果吻合良好,动力分析方法正确,故可应用于对系泊系统的模拟和对FPSO运动中系泊系统的受力预测.     

单点系泊系统系泊力响应特性分析

为了得到单点系泊油轮在浅水域的安全装载方案,通过水平刚度物理模型试验与数值模拟得到了系泊系统刚度的影响参数,通过风浪流联合作用工况试验得到软刚臂水平系泊力响应。对船体吃水与软钢臂压载舱重的工作参数对水平系泊力的影响进行了分析。进一步地,对浅水不规则波的周期、非线性及低频等特征参数对系泊力的影响进行了讨论。     

正交试验法在软刚臂单点系泊设计中的应用

软刚臂单点系泊系统广泛应用于浅海石油开发领域,软刚臂主尺度的确定是单点系泊设计的关键。设计包括软刚臂长度、系泊腿长度和压载水重量的三因素五水平正交试验,基于多体动力学方法建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,采用动力分析方法计算不同试验条件下的系泊力,研究三因素对系泊性能的影响。得到三因素对系泊力影响程度依次为软刚臂长度、压载水重量、系泊腿长度,从而确定软刚臂最优主尺度,可为单点系泊系统初步设计工作中的主尺度优化提供一定的参考。     

LNG旁靠FSRU码头系泊的水动力性能试验研究

本文对码头系泊的FSRU和LNG船的水动力性能进行了研究,分别对FSRU单船码头和FSRU-LNGC并排码头系泊进行了模型试验.码头与船和船与船之间均采用系泊缆和靠垫进行连接.试验中考虑了风、流、浪等环境因素对码头系泊系统的影响.在风浪流模型试验中,分别测量了不同海况下系泊系统的动态响应,其中包括FSRU和LNG船的六自由度运动响应、系泊缆张力和靠垫接触力.相比较其它浪向,横浪(90°)引起的船舶运动更大,进而导致系泊缆和靠垫的受力增大.结果还表明,FSRU单船码头系泊在所有海况下安全性较好,但对于LNG船旁靠FSRU码头系泊系统,其对环境的响应非常敏感,尤其是横浪环境.     

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.     

波浪与系缆方式对系泊船舶响应的影响研究

系泊船舶响应的影响因素很多,且十分复杂。针对影响系泊船舶响应的主要因素（波浪和系缆方式）开展研究,通过船舶系泊物理模型试验,研究波浪条件及系缆方式对系泊船舶响应的影响规律,其中波浪条件包括不同的波向及波浪周期,系缆方式包括不同缆绳配置（有无缆尾索）和不同系缆布置方案。研究结果表明,45°斜向浪作用下系泊船舶的运动量和系缆力均明显小于横浪作用下的结果;试验波浪周期范围（T=3.5~6.0 s）内,系泊船舶的运动量和系缆力均随着波浪周期的增大而变大;从船舶系泊安全角度看,设置缆尾索是有利的;码头前后沿共同系缆布置可明显提高船舶系泊（非装卸作业时）的抗风浪流能力。     

系泊系统的稳定性、分岔与混沌研究

概述了近年来在系泊系统的稳定性、分岔与混沌研究方面的进展.从系泊系统的数学模型、非线性动力学特性的研究方法等角度分析了以后的发展趋势.     

船舶靠绑作业系统试验模拟与测试技术

风浪作用下船舶系泊靠绑进行补给、救生与货物转运等作业是一个非常复杂的过程,在波浪水池中进行模型试验,了解靠绑作业系统的运动和受力特性,必须考虑每一个细节.本文针对系泊靠绑模型试验,重点介绍了缆绳、碰垫非线性弹性特性和系泊缆绳上补偿力模拟与测试方法,以及靠绑船舶的运动响应测试,并给出了部分模型试验结果.从模拟的缆绳和碰垫弹性曲线及系泊缆绳上补偿力试验结果来看,文中所用的缆绳、碰垫和缆绳上补偿力模拟方法是成功的,非接触式光学运动测量系统能方便地进行靠绑船舶运动响应测试,可以应用于今后其他类似模型试验中去.     

码头系泊缆绳张力的计算

系泊船舶用根缆绳系泊在码头上，缆绳张力的模型实验研究和理论计算对于缆绳的选娶，系泊设备的设计，系泊方式及预紧力的确定，以及船级社规范的制订都有着重要的指导意义。国内对码头系泊的研究相对较少，且主要依赖于模型实验，本文对系泊船舶缆绳张力的计算建立了数学模型。用蒙特卡洛算法对系泊非线性方程组进行了求解，并编制了计算程序，与实验结果相比，有较好的一致性，用此数学模型的方法求解船舶在风、浪、流联合作用下缆绳的静张力是可行的。     

中长周期波作用下系泊集装箱船水动力响应数值模拟*

海外港口建设的海域中,显著的中长周期波浪给系泊船的稳定性带来一定影响。基于波浪周期的变化开展系泊船水动力响应的数值模拟研究,并考虑船舶在系泊过程中可能遇到的不同装载状态和不同系泊布置情况。利用系泊分析模型MIKE21 Maritime进行验证和分析。结果表明,系泊船的水动力响应主要受到波浪周期的影响,特别是纵荡和横荡运动;横荡运动受系泊布置方式的影响较为明显,横摇运动受装载状态的影响最为明显;相较其他缆绳而言,系泊船的横缆系缆力对入射波浪谱峰周期的变化最为敏感。     

多点系泊型式浮式生产储油船(FPSO)的运动响应预报

对多点系泊形式FPSO的运动响应及系泊力问题进行了研究,通过软件和试验结果的对比,就软件预报的可用性进行了评估,并用软件计算了系泊位置变化对FPSO运动响应和系泊力的影响.对比表明,MOSES软件计算多点系泊型式FPSO运动响应的结果具有较好的可信度.