不同系泊模式LNG旁靠超大型FSRU系泊系统设计及水动力性能分析

本文采用规范设计、理论分析和数值仿真相结合的方法,建立LNG船与LNG-FSRU两船旁靠系泊的理论和数值分析模型,对LNG旁靠FSRU码头系泊和软钢臂单点系泊两种典型系泊模式下的转运及卸载作业进行数值分析.同时考虑外部海洋环境风、浪、流组合作用下的综合作业工况,确定FSRU与LNG近距离旁靠作业时系泊设备、缆绳种类、固定式和漂浮式护舷的选型和布置,对LNG、FSRU船的运动特性以及运动过程中缆绳张力和护舷受力开展统计分析,优化系泊系统布置和参数.在系泊系统设计和分析的基础上,根据系泊缆的直径、所受最大张力值,为系泊设备选型提供参考,便于开展码头系泊系统和单点系泊系统布置研究.基于旁靠系泊的设计标准提出LNG-FSRU安全作业的最大允许海况,为LNG-FSRU的运营提供可靠的技术保障.     

风浪联合作用下电厂码头驳船系泊试验研究

文章通过几何比尺1:50的物理模型试验,对14 000 DWT驳船在风、波浪荷载不同组合工况下船舶系泊运动量、缆绳拉力、护舷承受的撞击力,以及船舶靠泊产生的撞击力和撞击能量等进行了研究。分析表明,艏艉缆与码头前沿夹角变大时可分担部分横缆受力,从而使各个缆绳的受力更为均匀;在艏、艉与码头前沿夹角为59°～60°时,港内波浪周期在12 s时,限制波浪工况为H_(4%)≤0. 6 m,满足安全的靠泊速度需小于等于0. 2 m/s。     

横流作用下40万t散货船系泊方案研究

随着船舶大型化发展，深水开敞式码头不断增加，码头所处海域的水动力条件更为复杂，且专业化码头对于港口基础设施接卸能力提出更高的要求。本文针对40万t散货船，研究其在横流较大海域船舶装卸的系泊方案，以保证船舶装卸作业的安全。进行系泊物理模型试验，详细分析试验数据成果，并对缆绳布置进行多方案比选。结果表明，当横流达到0.4 m/s，采用26根缆绳及4:4:4:2:6:6的系泊方案并适当控制入射波高，可基本满足40万t船舶运动量及系缆力等要求。     

绞吸挖泥船三缆定位系统设计

三缆定位系统是绞吸挖泥船的重要定位设备之一,对施工作业能力和船舶安全性方面都有着重要影响。针对三缆定位系统的设计问题,从系统的主要组成、工作原理及设计流程等方面进行论述,形成不同工况下三缆系统所承受的外荷载计算流程,采用频域分析和有限元分析等方法,分析得出缆绳张力的变化规律及筒体结构的受力特点,提出缆绳选型及局部结构设计方法。结果表明,各种工况下,缆绳张力随风速增大而增大,且在同等风浪条件下,处于挖泥作业工况和避风工况的缆绳张力区别较大,应综合考虑。此外,在三缆定位的设计过程中,须对受力较大部位进行特殊考虑与重点加强。     

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。     

30万吨级油船空载系泊系缆力模型试验研究

针对大型油船在现有码头停靠、改造时的空载系泊情况,采用物理模型试验方法,分析了处于改造作业过程中吃水较小、受风面积较大的30万t级油船的缆绳受力情况,研究了吹开风作用下以及风浪联合作用下波浪与风速对缆绳受力的影响,得出了原系泊方案最不利缆绳位置。针对风暴情况下船舶系缆布置方式存在的问题,提出了相应的优化方案,并开展相关试验研究。研究结果表明：优化方案可使各个缆绳受力更加均匀,避免某根缆绳受力较大的情况,试验结果可为相关设计提供一定的依据。     

深海绞车系统收放缆过程及动力行为

基于仿真软件Orca Flex,对科考船全海深（最大水深11 000 m）地质绞车在水深4 500 m和6 000 m工况下的收放缆过程及动力行为进行分析,研究不同波浪角、材料、下放速度和海况对绞车缆绳最大张力和最大偏移量的影响。研究发现：在整个收放缆过程中,波浪角越接近90°,缆绳张力的浮动越杂乱,持续时间越久;缆绳的轴向刚度对其最大偏移量的影响可忽略不计,但高模量合成纤维缆在触底时,其张力变化较为明显,张力波动回复平稳周期短;随着下放速度的增大,缆绳的最大张力持续增大,最小张力减少,取样器最大偏移量整体上呈减少的趋势;随着水深的增加,缆绳的最大张力呈递减趋势,且变化趋势逐渐变缓,最后趋于平稳,最大偏移量呈递增趋势,且其变化趋势与张力一致;5级海况对缆绳的最大张力的影响不明显。     

浮式LNG码头双船系泊布置优化设计

浮式LNG码头指浮式LNG接收终端(FSRU)与LNG船舶靠泊、作业的码头,国外多采用双船并靠方式进行作业,国内尚无先例。两艘大型LNG船舶并靠与常规码头在缆绳受力、平面布置有较大差别。根据某浮式LNG码头双船系泊项目,从泊位长度、缆绳数量及平面布置进行了分析研究。受风流影响为主的码头一般在满载时内档船舶倒缆受力最大,可增加FSRU艏艉缆数量、适当加大泊位长度并将艏艉缆系缆墩前移以减小艏艉缆角度可改善倒缆受力状态,宜对称布置缆绳。     

长平台蝶形布置的液体化工码头系泊分析

以宁波某码头改扩建工程为例,采用Optimoor数学模型,对码头各装卸区不同船型在装卸作业及极端条件系泊状态下的各种工况进行系泊分析。通过采用合理的码头作业标准,确定各船型缆绳材质、数量及安全工作缆力,设计全面的计算工况,综合考虑各船舶的系泊要求并进行大量试算调整,从而得到满足要求的计算结果。重点对比分析长平台码头船舶居中和偏心系缆时缆力分布及船舶运动量特点,针对兼靠中等船型横缆过短或无横缆及小船型无足够系缆设备等问题提出合理可行的解决方案。根据结果确定码头系缆设施选型和布置,绘制出船舶系缆布置,为码头安全运营提供参考。     

FSRU-LNGC旁靠作业运动响应

对浮式储存及再气化装置(FSRU)-液化天然气船(LNGC)多浮体系泊系统在风、浪、流联合作用下的水动力响应进行研究。提出一种多浮体系泊系统旁靠作业的布置方式,通过数值模拟得到风、浪、流联合作用下该系统六自由度运动及相对运动、缆绳张力和护舷受力的响应时程,分析给出连接缆绳预张力对船舶运动响应、缆绳张力和护舷受力的影响规律。结果表明,该布置方式可满足选择的环境载荷使用要求,所采用的数值模拟方法对同类多浮体系泊系统运动分析有参考意义。     

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。     

SPAR平台张紧式系泊系统方案

针对系泊系统中系泊缆绳的根数、分组布置方式以及系泊缆绳组内夹角对系泊性能的影响进行时域动态计算,分析所得结果并选定最终的系泊方案。计算分析了3组4根、4组3根、2组6根和均匀布置的布置方式,对比结果表明:3组4根的布置方式方案受力最小,平台水平偏移最小,性能最优;而在综合考虑了系泊缆绳的碰撞和运动受力性能后发现,5°组内夹角最为合适。     

不同系缆方式下的系泊条件分析

基于25万吨级矿石码头船舶系泊条件物理模型试验成果,分析了波、流共同作用下设计船型在不同系缆方式下,包括3种缆绳数量、2种系缆点布置时的船舶运动量、系缆力和撞击力的船舶系泊条件,比较各系缆方式的优劣,对设计方案的系缆方式提出了建议。     

系泊布置设计中几个问题的讨论

针对船舶系泊过程中收放缆绳或系泊索时容易出现的问题,提出了解决思路和方法,供系泊布置设计参考。     

新型多筒式FDPSO概念设计及其系泊系统分析

为研究新型多筒式浮式钻井生产储卸油轮（FDPSO）的系泊系统及其动力响应特性,评估其系泊系统的疲劳性能,针对新型FDPSO的总体布置,以中国南海1 000 m水深为背景,设计新型储油装置的系泊系统,研究系泊点和导缆孔、系泊缆布置及系缆的结构形式。考虑腐蚀和南海风浪条件,计算系泊系统的动态响应,校核系泊系统的强度,计算系泊状态FDPSO的运动响应和系缆张力。考虑南海西沙波浪分布,采用S-N曲线以及Miner线性累计损伤理论,并采用雨流计数方法,对系泊系统进行疲劳分析。结果表明,设计的多筒式FDPSO的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,疲劳寿命大于设计寿命的3倍。     

船行波对双船系靠LNG泊位系泊稳定性的影响

双船系靠LNG泊位对系泊稳定性要求高,而目前尚无船行波对双船系靠泊稳定性影响的定量分析方法。结合工程实例,以Flory-Remery单船系泊船行波荷载计算方法为基础,结合双船系靠泊位的特点予以修正,利用数值分析软件定量分析船行波过程对双船系靠泊位系泊稳定性的动态影响。结果表明,典型系泊条件下,双船系靠泊位系泊倒缆受力及纵移运动量受船行波影响最大,当船行波与系泊船间距50 m时系泊稳定性不满足要求;当船行波与系泊船间距100 m时系泊稳定性满足要求;当船行波与系泊船间距150 m时系泊稳定性基本不受船行波影响。     

浙江LNG接收站船舶系泊试验研究

通过船舶系泊物理模型试验,分别对浙江LNG接收站项目码头设计方案中的两种船型26.6万m3和21.7万m3进行了研究,试验中对系泊状态下不同船型的运动量、系缆力、撞击力和撞击能量等进行了分析。同时针对设计船型26.6万m3,在设计方案的基础上调整了泊位长度,分别对比了440m、420m和400m3种泊位系泊条件,指出短泊位有利于减小运动量和均化各缆力,并进行了系缆墩位置调整的优化试验,有效降低了最大缆力,改善了倒缆受力过大的情况。     

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。     

水深截断系泊缆动力特性试验研究

采用Froude相似准则和常规缩尺比在现有试验水池很难对深水系泊缆进行完整模拟.一种可行的方法是对全水深系泊缆进行截断,设计静力和动力特性都与全水深系泊系统等效的水深截断系泊系统.但是如果深水平台的工作水深很大,或者是现有水池的工作水深很浅,就需要对全水深系泊缆进行较大的截断.文章对一工作在15OOm 水深的Cell-Tress Spar平台在现有4m水深的水池进行了模型试验.虽然采用了1:100的模型缩尺比,但是截断因子仍然较大.文中给出了6种水深截断系泊缆方案,主要参数均各不相同.通过单缆模型试验对水深截断系泊缆的动力特性进行了研究,并采用其中2种水深截断系泊缆进行了不规则波模型试验.结果表明,增大直径和单位长度空气中重量可以有效增加水深截断系泊缆的动力响应,合理控制轴向刚度可以保证在整个位移范围内的动力响应变化趋势.因此认为,如果合理地选择了水深截断系泊缆的所有参数,较好模拟全水深系泊缆的动力响应是可能的.     

深水悬链锚泊系统等效截断水深优化设计

工程中,常用的深水悬链锚泊线通常是由顶部锚链、中部钢索和底部锚链三段复合而成。该文采用分段外推的数值解法,考虑锚泊线所受的重力、张力、流力以及锚泊线的弹性伸长,利用黄金分割算法求解锚泊线顶端张力对应的顶张角,对其进行静力特性分析。基于混合模型试验方法应用,考虑锚泊系统静力特性相似,采用遗传算法编制开发等效截断水深系统优化设计程序。以一座工作水深为1500 m的深水半潜式平台为例,对其悬链式锚泊系统在700 m水深处进行等效截断优化设计计算,为下一步进行混合模型试验提供参考。