深水多成分悬链线锚泊系统优化设计及应用研究

深水多成分悬链线锚泊系统的设计要考虑多种成分的组合优化问题.本文根据深水多成分锚泊线悬链线方程,结合设计中需要考虑各种材料的特征,提出多目标函数的多成分锚泊线优化模型,通过遗传算法求解确定模型的最佳形式,并结合图谱设计方法研究将模型引入锚泊系统设计实例.     

深水二维对称式布置两成分锚泊线时域动力分析

深水作业海上浮式结构物的锚泊定位系统由锚链或锚索等成分进行约束,由于锚泊线的几何非线性,外界环境作用力的非线性和系泊浮体的运动的非线性给锚泊系统的回复力和位移的计算分析带来困难。此外,多种材料成分组成的多成分锚泊线的使用在推动了锚泊系统的深水应用和发展的同时也给锚泊系统的设计带来困难。本文采用设计波理论结合有限元方法进行两成分锚泊线的动力分析,考虑导缆孔处系泊结构物运动的影响。并将结果与单一成分锚泊线计算结果作比较分析,得到有益结论。     

索链组合锚泊线静力分析

建立悬链线方程,分析组合锚索链的受力及方程的解法,结合实例运用悬链线方程计算组合锚索链的状态参数,为实际工程中两种成分锚泊线的锚泊系统的初步设计和选型提供依据。     

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。     

深水悬链锚泊系统静力分析

常用的深水悬链锚泊线为三段浮容重、刚度和长度都不相同的索链与水中浮子组合而成的复合锚泊线。考虑了锚泊线的重力、张力、海流力及锚泊线的弹性伸长,应用分段外推的数值方法进行了静力分析;分别比较了海流力和浮子尺度作用对计算结果的影响;得到了在给定锚泊浮体位移时,整个锚泊系统所具有的回复力,并考虑了浮体竖向位移的影响。     

锚链直径对船舶锚泊能力的影响

从减轻船总体负担、采用链径更小的海洋系泊链的设计需求出发,以单个链环为微元对锚链在锚泊状态所形成悬链线方程进行推导,建立锚链在典型锚泊状态下的悬链线方程,并以此为基础完成不同链径锚链在抛锚长度、最大可承受环境力、最大抛锚深度等方面的计算分析。结合计算结果和船舶实际使用情况,对采用不同链径锚链的锚泊能力进行综合分析后认为,虽然链径较粗的锚链的理论锚泊能力较强,但若采用霍尔锚等非大抓力锚,或对锚泊水域面积无明确要求、没有在深水中抛锚的特殊需求等,则可以选用链径相对较细的海洋系泊链代替目前规范中规定的电焊锚链。     

大型工程船舶锚泊移位系统研究

为了实现大型工程船舶的准确定位和移动,结合船舶锚泊系统模型,提出了以实现所有锚链张力值方差最小为目标函数的最优控制策略,制定了移位系统控制方案,并根据水平面至导缆孔部分锚链和水下锚链受力的不同,采用系数法将整条悬链线等效为两成分锚泊线,对传统悬链线方程作出改进.具体算例和分析表明:改进的悬链线方程更符合实际工程情况,采用该最优控制策略设计的移位方案简单可行,实现了锚链张力的合理分布和船舶的准确移位.     

浮标锚系稳定性计算与分析

锚泊系统合理性、稳定性是保障浮标可靠性的关键因素。通过建立悬链线方程,推导出浮标锚链长度的计算方法,给出处于自悬链状态的临界值,通过锚系状态的判断以及锚驻力的计算分析锚泊稳定性。以长江口深水航道某水域航标设置情况为例,按此法对锚泊稳定性进行分析,并提出改变系泊方式、合理配置系链长度、增加锚驻力等措施增加浮标锚泊稳定性,为航标设计提供参考。     

新型深水串联浮筒锚泊线阻尼特性分析

随着海洋石油工业向深水及超深水领域的发展,传统悬链式锚泊线的使用受到限制。论文在传统悬链式锚泊线的基础上串联浮筒,优化设计出一种新型的串联浮筒悬链式锚泊线。首先,介绍新型串联浮筒锚泊线的优化设计过程;其次,在时域范围内建立串联浮筒锚泊线的动力分析模型,利用耗散能量法计算锚泊线阻尼;最后,结合算例分析串联浮筒对锚泊线阻尼特性的影响,并对浮筒大小和位置的影响进行参数化分析。研究结果对深水浮式平台锚泊系统的设计提供了一种新的参考选择。     

一般状态下悬链线方程的应用

建立悬链线方程,分析悬链受力及方程的解法,结合实例运用悬链线方程计算锚链参数,完成工程船在具体海况下的锚泊设备选型。     

多浮筒悬链线系泊系统计算软件的开发及试验

构建多浮筒悬链线静力学模型,在此基础上进行系泊线姿态计算软件开发。应用均匀弦横向运动模型推导出悬链线方程,对多浮筒悬链线非线性方程组进行迭代计算,获得多浮筒悬链线系泊缆索姿态参数,并试验验证算法的正确性。研究表明:开发的多浮筒悬链线系泊系统计算软件在水平系泊力、系泊缆索参数、海底系锚泊位置、悬跨长度和浮筒规格一定时,能够准确输出系泊系统的真实形状,并准确判断浮筒在水中的位置,满足安装工程施工需求。研究结果可为多浮筒悬链线系泊系统动力分析提供参考。     

铺排船锚泊线分析与设计

分析了铺排船工作时的环境载荷对船体以及船上铺排板和软肋排的的受力影响。结合环境载荷以及悬链线方程计算得出锚泊线所受到的张力,锚泊线的张力选择满足要求的锚索。     

深水SCR立管触地区域管土作用研究进展(英文)

钢悬链线立管作为一种全新的深水立管系统已经在国外多个项目中应用,总结了有关深水钢悬链线立管触地区域管土相互作用的研究进展,主要包括STRIDE和CAluSIMA工业合作计划的研究数据和其他的相关论文,能够为国内深水钢悬链线立管的研究提供参考.     

深水SOR立管触地区域管土作用研究进展

钢悬链线立管作为一种全新的深水立管系统已经在国外多个项目中应用,总结了有关深水钢悬链线立管触地区域管土相互作用的研究进展,主要包括STRIDE和CARISIMA工业合作计划的研究数据和其他的相关论文,能够为国内深水钢悬链线立管的研究提供参考．     

缅甸周边深水海域航标锚泊系统的计算与设计

为了计算在深水环境下航标的活动范围,建立了航标锚泊系统的理论模型,并根据悬链线方程,推导了锚系在不同状态下航标活动范围的计算公式。针对深水环境下航标活动范围过大的问题,提出了航标双点系泊的方式,大大减小了航标的活动范围。结合一个实例,计算了航标在不同水深下的各个参数,计算结果满足工程的精度要求,表明该方法具有一定的工程参考价值。     

浮式生产储油船锚泊定位性能计算

应用计算锚链的悬链线方程和计算船舶运动的格林函数方法的耦合数值方法，对一锚泊的浮式生产储油船进行了定位性能计算，给出了自由状态与锚泊状态系统的运动响应特性的对比、不同状态与工况的锚泊浮体的运动性能参数以及锚链承受的张力等计算结果。研究成果可以为浮式生产储油船锚泊系统设计、校核计算和锚泊系统形式与参数优化提供初步计算结果以及用于设计方案的比较。     

风浪流作用下半潜平台水动力及其锚泊系统响应分析

针对某半潜平台主体和锚泊系统建立整体水动力模型,基于势流理论,在频域内计算平台在不同浪向下规则波中的水动力及其运动响应;在时域中计算张紧式系泊系统在风、浪、流联合作用下的非线性耦合运动响应,与悬链线系泊系统进行对比分析,结果表明,该半潜平台在高频范围内运动性能良好;深水环境中采用张紧式系泊要比悬链线系泊有优势。     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。分析计算结果发现:在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视;对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了参考和新思路。     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能的影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。通过对计算结果进行分析,发现在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视;对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave 型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。上述研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了新的参考和思路。     

半潜式生产平台多点系泊选型设计

采用悬链线系泊模式为一座深水半潜式生产平台进行多点系泊选型设计。通过敏感性分析,理顺各类因素对于整体系泊设计方案的影响规律,从而实现参数的合理选取,使得系泊方案的各项技术指标均满足规范要求,最终总结得出一套针对深水浮体多点悬链线系泊系统的设计流程。