船体结构强度评估的线性设计波法研究

针对不适用规范公式计算船体波浪载荷的特殊船型,以一艘浮式生产储油船(FPSO)为例,介绍了一种长期预报设计波法,使用该设计波法确定了FPSO的波浪载荷长期预报极值和设计波波浪参数。同时,与规范计算公式及非线性修正后得到的波浪载荷进行比较分析。最后,利用设计波载荷计算结果,对该FPSO的船体结构强度进行评估。分析结果表明,使用长期预报设计波法计算FPSO的波浪载荷具有一定的合理性,其船体结构强度符合规范要求。     

BMIT型FPSO转塔舱关键结构设计与研究

BMIT型单点型式适用于水深较深、通道较多的FPSO,与我国南海之前新建的FPSO所采用的STP型单点相差较大。针对FPSO转塔舱的结构布置,结合BMIT型单点的界面特点,对南海某采用BMIT型单点的FPSO转塔舱设计进行总结,详细阐述了单点轴承支撑结构界面、塔架腿界面、限位挡块界面的设计以及疲劳节点的设计及优化。     

圆筒型FPSO上部模块支撑结构疲劳分析

与船型FPSO相比,圆筒型FPSO没有明显的总纵弯曲,上部模块与船体结构之间通常采用刚性支墩来连接,水平运动所产生的弯矩和装/卸载引起的船体垂向变形对模块支撑结构的影响较为显著。因此,以“希望6号”圆筒型FPSO上部模块支撑结构为研究对象,基于DNVGL船级社规范,介绍一种简化疲劳分析方法。以FPSO运动加速度和船体变形载荷作为载荷输入条件,利用SESAM/GeniE软件进行有限元分析,得到结构在所有组合工况下应力的扫描计算结果。根据作业海域各个方向波浪发生的概率,运用简化疲劳分析方法计算得到所关注节点的疲劳损伤和各个工况对结构节点疲劳损伤度的贡献。结果表明,所关注节点的疲劳强度均满足设计疲劳强度要求;同一节点的疲劳损伤对不同浪向的敏感度不一样。该简化疲劳分析方法同样适用于承受周期性载荷的FPSO上部模块主结构和其他型式海洋结构物的疲劳分析。     

南海FPSO单点液压大钳基座焊缝裂纹安全分析

分析南海FPSO内转塔形式的单点系泊系统在单点液压大钳处出现的焊接裂纹,利用有限元模型仿真软件,建立单点液压大钳受力模型,输入载荷同时考虑垂向系泊载荷及FPSO船体水平动态力作用对焊缝的影响,还考虑到焊缝处的扭转载荷,计算分析强度和疲劳,计算结果表明,单点系统不会由于锁紧器基座焊缝裂纹失效而发生重大风险故障,但为保障安...     

FPSO模块支墩建造精度控制方法研究

作为FPSO(浮式生产储油卸油装置)主船体和上部模块的连接结构,模块支墩结构是主船体和上部模块的安装界面,又是承受上部模块重量的重要支撑结构,主船体和上部模块的建造会分别在模块支墩界面处产生累计建造误差,建造误差会对模块支墩的强度和疲劳寿命产生显著影响。由于模块支墩结构的特殊性,普通的船舶结构建造精度标准不再适用于FPSO模块支墩结构,依托于一型新建FPSO模块支墩结构,对模块支墩的建造精度控制进行了专门研究。简要介绍了FPSO模块支墩结构概况,探查模块支墩结构建造误差的来源,分析了建造误差对结构强度及疲劳寿命的影响,根据误差种类分别提出了避免建造误差的方法和修正办法。研究成果可为FPSO模块支墩的建造和安装提供参考。     

深水FPSO总纵强度分析和结构设计

深水浮式生产储卸油装置(FPSO)船体为超肥大线型,远洋拖航自存和在位作业满载极端环境工况是FPSO船体设计的控制性工况。基于GL ND《海上拖航指南》和BV船级社规范,优化确定FPSO远洋拖航自存工况的吃水。基于远洋拖航航线和作业海域的环境条件,应用DNV SESAM软件计算FPSO船体波浪载荷和运动加速度,为船体、上部模块、管廊模块和主甲板管道支架设计提供基础数据。FPSO油舱段采用“干式安全带”保护设计理念,减轻了船体结构腐蚀。应用BV VeriSTAR Hull软件分析油舱段船体结构强度,得到船体的应力水平、应力分布和变形。在中间货油舱内设罝横撑杆,提高了船体横框架强度和刚度,降低了主甲板强横梁、船底肋板和纵舱壁垂直桁的尺寸,减轻了船体自重。基于累积损伤的简化疲劳分析方法,应用DNV SESAM软件分析FPSO船体结构疲劳,综合考虑了拖航、海上安装和在位作业工况,得到FPSO船体关键结构处的疲劳寿命。     

FPSO建造中的几个关键界面

在FPSO的建造过程中,存在着很多重要的界面,做好界面的协调工作,确保关键界面安全、合理、有效的连接对于FPSO的建造质量乙级工期至关重要.本文主要从项目管理的角度,以QHD32-6FPSO为例,针对FPSO船体结构建造中的4个典型而又关键的界面进行论述,它们是单点与船体的连接、上部工艺模块与船体的连接、甲板吊机与船体的连接、动力模块与船体的连接,希望对FPSO的建造管理工作有一定的参考价值.     

FPSO建造中的几个关键界面

在FPSO的建造过程中，存在着很多重要的界面，做好界面的协调工作，确保关键界面安全、合理、有效的连接对于FPSO的建造质量以及工期至关重要。本文主要从项目管理的角度，以QHD32－6FPSO为例，针对EPSO船体结构建造中的4个典型而又关键的界面进行论证，它们是单点与船体的连接、上部工艺模块与船体的连接、甲板吊机与船体连接、动力模块与船体的连接，希望对FPSO的建造管理工作有一定的参考价值。     

考虑自由液面修正对水压力分布影响的FPSO总体强度分析

基于ABS的DLA方法,对超大型浮式结构物FPSO船体的特征载荷进行长期预报,获得设计波参数,结合SESAM软件进行总体强度分析及载荷工况分析。对水动力荷载进行自由液面修正,采用WSD方法校核修正前后整船屈服屈曲强度。结果表明对动水压采用自由液面修正以后的水压更为贴合实际情况;总体强度满足ABS、方法要求;修正前后差别较小,水线面附近结构强度需要采用局部压载组合校核。通过总体强度分析可以整体观察船体在波浪载荷作用下的应力变形情况,为船体局部特殊结构疲劳子模型计算提供边界位移,并根据利用率优化结构。     

考虑液舱内部水动力的FPSO波浪载荷研究

为研究液舱内液货自由面水动力效应对船体波浪载荷及船体运动的影响,基于一艘15万吨FPSO,选取液货舱原始布置形式下两种典型装载工况以及一组具有不同长度中部半载液舱的FPSO液舱分布模型,分别采用准静态方法和全动态方法对船体波浪载荷及运动进行计算。结果表明,使用准静态方法进行波浪载荷预报具有工程可靠性,中部半载液舱长度对船体波浪载荷及运动有一定影响。     

海上石油浮式生产系统疲劳校核分析

船体结构的疲劳一直是船体结构的一种重要的损伤现象。特别是高强度钢在船体结构中的广泛使用，使船体结构的疲劳破坏问题更加突出。本文以一艘15万吨浮式生产储油系统(FPSO)为例，根据FPSO自身的结构特点和其特殊的工作状态，详细介绍了对FPSO进行疲劳分析的基本过程，包括FPSO疲劳校核区域的确定，波浪统计预报、主要校核部位的疲劳计算方法和过程。     

大型散货船结构节点疲劳寿命的分析计算

根据应力幅长期分布的Ｗｅｉｂｕｌｌ分布假设及结构材料疲劳的Ｓ－Ｎ曲线和线性累积损伤Ｍｉｎｅｒ准则，使用数值分析与解析相结合的混合法对３４０００ＤＷＴ大潮型散货船结构进行了分析计算，结果令人满意，证实本文介绍的方法解决船体结构在疲劳载荷作用下疲劳寿命估算的实用方法。     

基于设计波法的FPSO全船有限元分析

为了准确评估FPSO的结构强度及变形水平,采用谱分析法对FPSO剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数,对FPSO进行全船有限元直接计算,并将波浪载荷预报值与规范值进行对比。结果表明:全船分析充分考虑了局部载荷对结构响应的影响,真实反映了FPSO整体的变形和应力水平,船体结构满足强度要求,波浪载荷预报值比规范值大60%。设计波法克服了传统经验公式估算载荷带来的结果偏差。     

环境烈度因子在FPSO船体梁强度评估中的应用

由于作业方式不同,用于计算FPSO与不限定航线条件下船舶设计载荷的规范计算公式不一样,如何将现有的关于普通海船的规范用于FPSO的设计评估是FPSO研究中的关键问题。基于现有常规钢质海船规范,文章采用环境烈度因子(ESF)对用于计算运营于无限航区船舶设计载荷的规范公式进行修正,将修正后的公式作为FPSO设计载荷的计算公式。利用所得FPSO载荷计算公式计算某30万吨FPSO设计载荷,并采用薄壁梁理论对船体梁强度进行校核。将校核结果与未经ESF修正的船体梁校核结果进行比较,发现未经ESF修正的船体梁校核结果明显偏大。同时,采用薄壁梁理论进行船体梁剪切强度评估,可以避免建立全船有限元模型。     

环境烈度因子在FPSO船体梁强度评估中的应用

由于作业方式不同,用于计算FPSO与不限定航线条件下船舶设计载荷的规范计算公式不一样,如何将现有的关于普通海船的规范用于FPSO的设计评估是FPSO研究中的关键问题.基于现有常规钢质海船规范,文章采用环境烈度因子(ESF)对用于计算运营于无限航区船舶设计载荷的规范公式进行修正,将修正后的公式作为FPSO设计载荷的计算公式.利用所得FPSO载荷计算公式计算某30万吨FPSO设计载荷,并采用薄壁梁理论对船体梁强度进行校核.将校核结果与未经ESF修正的船体梁校核结果进行比较,发现未经ESF修正的船体梁校核结果明显偏大.同时,采用薄壁梁理论进行船体梁剪切强度评估,可以避免建立全船有限元模型.     

基于实测数据的系泊系统疲劳时变可靠性评估

FPSO系泊系统在复杂服役环境下的疲劳可靠性问题是其在役状态评估的重点.基于船体运动监测数据,结合系泊力监测方法与时变可靠性计算方法,综合考虑海洋载荷的季节性变化与系泊链均匀腐蚀的影响,完善时变可靠性模型,针对内转塔系泊系统开展疲劳时变可靠性评估分析.     

FPSO上部模块支墩结构疲劳强度分析

模块支墩结构是上部模块与FPSO船体主甲板之间的连接结构,在模块支墩结构设计中除考虑上部模块自重、惯性力及风载等载荷,还应注意船体梁整体弯曲变形的影响,故在设计最初就应考虑支墩结构疲劳强度.该文通过对FPSO上部模块支墩结构的疲劳评估,基于线性疲劳累积损伤原理的简化疲劳评估方法,展开疲劳分析,并考虑了FPSO服役寿命周期内的各种工况,在此过程中借助有限元分析软件成功获得了疲劳评估中的重要数据.分析支墩结构疲劳损坏的危险区域及疲劳产生的主要诱因,分析结果可为后续支墩结构的详细节点设计提供借鉴.     

单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命的数值计算

船体板在波浪载荷下会受到交变拉/压作用,因此必须考虑疲劳对船体板剩余寿命的影响,尤其是对含点腐蚀船体板剩余寿命的影响。本文对单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命进行了数值计算,结果表明:使用二次单元对含蚀坑船体板应力集中系数的计算误差不超过10%,而使用线性单元误差可达40%;蚀坑直径对单点腐蚀船体板疲劳寿命的影响不大,而船体板剩余疲劳寿命随蚀坑深度的增大而迅速减小。可见,对于点腐蚀钢板的应力集中计算,使用而二次单元比使用线性单元更准确;蚀坑深度对单点腐蚀船体板剩余疲劳寿命的影响比蚀坑直径的影响更为显著。     

我国浮式生产储油装置技术的发展现状

介绍了我国浮式生产储油装置（FPSO）的分布现状,描述了我国渤海与南海不同海域FPSO的特点。为了使FPSO长期系泊在海上安全生产、运营可靠,从FPSO设计关键,诸如船体波浪载荷、油气工艺模块支架与船体连接技术、不同单点系泊系统的船体结构设计等方面进行了重点阐述。     

基于谱分析法的FPSO剩余疲劳寿命研究

疲劳破坏是船舶与海洋工程结构破坏的主要模式之一。多年来,船舶结构的疲劳断裂问题一直是造船界广泛关注的问题[1]。对于由大型油船改装而成的FPSO而言,预测并延长其服役寿命是很关键的。本文通过谱分析法对船体疲劳损伤度进行计算,分别对油船和FPSO阶段进行计算从而得到FPSO剩余疲劳寿命。通过建立3D有限元模型,采用热点应力方法来确定评估处应力传递函数,分别计算各个短期海况损伤度并通过线性叠加来计算总的损伤度以及剩余疲劳寿命。根据疲劳评估结果,更加高效地实施船体结构的检测及维修。