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。     

浮摆式波浪发电平台系泊系统设计

针对一台自行设计的浮摆式波浪发电平台的运动特点与采能方式,对其系泊系统进行设计。系泊型式为"平台—连接缆—浮筒—锚链—锚"的悬链线单点浮筒系泊。以试验海域海况参数为依据,计算系统载荷,并采用准静力分析法对系泊系统各构件进行选型设计。设计的连接缆为钢丝绳,浮筒为圆柱型钢制浮筒,锚链为二级有档锚链,作业锚为AC-14锚。经检验,设计的系统符合安全要求和平台稳定性需求。     

关于双浮筒系泊设计的探讨

随着近岸港口岸线的日益饱和,码头建设逐步向着条件较恶劣的深水地区发展。双浮筒系泊作业作为一种在复杂的外界环境荷载作用下可行的作业方式,已经不断应用到一些工程项目中。目前由于国内的港口工程规范对于风浪流共同作用下系缆力计算尚没有明确的规定,也没有计算公式,笔者结合港口工程规范中的计算公式和OPTIMOOR软件进行计算,对计算结果进行比对,对双浮筒系泊设计的相关计算进行总结,以供类似工程参考。     

悬链浮筒式多点系泊设计

悬链浮筒式多点系泊(MBM)是油船常见的一种离岸系泊方式。针对浮筒式多点系泊设计的适用规范、平面布置、波浪荷载、系缆分析等基本设计问题进行论述,采用国内外规范对比研究、OPTIMOOR软件模拟、工程项目案例研究等方法,给出MBM系泊设计的平面基本布局、船舶荷载计算方法、系缆分析方法。结果表明,利用OPTIMOOR作为动态模拟分析软件,采用频域分析的方法可以有效地对浮筒式多点系泊设计进行设计与优化。     

FPSO和外输系统的模型试验截断技术研究

以"FPSO+外输油管+外输浮筒+穿梭油轮"的开发模式为研究对象,在西非1700m水深条件下,进行了FPSO及其外输系统的模型试验方法研究。基于静力相似和动力相似准则对外输油管进行了等效设计,提出了一种新型的外输油管模型试验等效设计方法;基于静力相似准则,对FPSO多点系泊系统在0°至180°的环境方向下进行了等效水深和等效水平刚度的截断设计,并对其进行静力优化;同时为避免FPSO和外输浮筒的系泊系统之间的干涉影响,对外输浮筒系泊系统进行了水平等效设计;在此基础上设计了模型试验方案。然后分别对截断前与截断后的"FPSO+外输油管+外输浮筒+穿梭油轮"全系统进行了时域耦合分析,对比发现截断前与截断后计算结果吻合良好,验证了该模型试验方案设计的可行性。     

南海某FPSO STP单点系泊系统的再评估

对一艘中国南海北部服役的内转塔单点FPSO在新环境条件下的系泊系统载荷变化及其对STP浮筒静密封的潜在影响进行分析,结果显示,在新环境条件作用下,FPSO系泊系统最大张力、系泊系统平面内载荷增加30%以上,系泊系统垂向载荷增加12%。同时,对该FPSO在200年一遇极端环境作用下的系泊系统响应进行分析发现,此时FPSO的系泊系统已不能满足系泊完整状态的安全系数要求。研究结果表明:该FPSO的STP静密封系统在新环境条件下存在较大失效风险,有必要对液压锁紧装置、浮筒及舱壁重新进行优化设计及结构强度评估。     

南海某FPSO STP单点系泊系统的再评估

本文针对一艘中国南海北部服役的STP(Submerged Turret Production)内转塔单点FPSO在极端环境条件下单点静密封失效问题进行了分析。STP浮筒静密封主要依靠浮筒上端液压大钳的预紧力、浮筒与舱壁的静摩擦力等来抵抗系泊系统的载荷,从而保证浮筒与船体舱壁的紧密贴合。本文进行了新旧百年一遇环境条件作用下系泊系统载荷评估分析,比较结果可以发现：在新的百年一遇条件作用下,单点系泊系统的最大系泊缆张力增加31%,相应地系泊系统作用在锚链盘的平面载荷增加33%,垂向载荷增加12%。进一步地进行了新环境条件下两百年一遇极端环境作用下的系泊系统响应分析,比较结果可以发现：两百年一遇环境条件作用下,平台平面位移、系泊缆最大张力以及系泊载荷均出现了不同程度的增加,此时系泊缆已不能满足系泊系统完整状态的安全系数要求。分析结果表明：该FPSO的STP静密封系统在新的环境条件下存在较大失效风险,有必要对液压锁紧装置进行优化和加强设计,浮筒与舱壁有必要重新进行结构强度评估。     

盐城港响水港区1~#锚地单泊位沉块重量的确定

本文通过选取某一代表船型,根据其总布置图及主尺度参数计算出该船的舾装数,并按船舶规范查找到其锚链及系泊索配置,确定单浮筒系泊方式系泊索的破断力,通过系泊索破断力取得浮筒沉块的最小重量,为确定浮筒沉块质量提供依据。     

大型无动力船舶防台浮筒系泊力数学模型研究

本文提出大型无动力船舶防台浮筒系泊系统设计中,船舶的风、浪、流等自然环境载荷计算模型,求取在自然环境载荷以及船艏锚链作用下达到平衡状态时的锚链受力,并和物理模型,实测试验等研究结果进行比对验证,确定单点系泊数学模型的科学性和合理性。继而分析了防台浮筒系泊系统数学模型计算结果在防台浮筒工程设计中的应用。     

系泊浮筒设计与动力分析

准确预估系泊系统的动力特性对系泊系统的合理设计、保证系泊结构物的安全和正常作业有着重要的意义。本文通过对500吨级的小型驳船单浮筒系泊设计方案的分析论证,一方面为开展该方面的论证工作提供了借鉴,同时也为工程设计提供了有力依据。     

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。     

浮码头与旁靠船舶的运动响应特性研究

本文基于三维势流理论，采用数值分析方法研究了浮码头与散货船旁靠系泊的运动特性。考虑缆绳和护舷的非线性特性，探求了波浪周期对浮体运动、系缆力的影响规律。研究结果表明：考虑间隙内水体运动影响，旁靠散货船在横浪条件下的纵摇和纵荡运动有所增大。浮码头在计算工况下，缆绳受力较大，在某些工况条件下超出了国际系缆力标准的要求，旁靠散货船的缆绳在计算工况下均未超标，满足要求。研究结果为浮码头系泊系统的设计及工程运营提供理论参考。     

40万吨级超大型油轮船舶系泊动态响应的试验研究

为探讨超大型油轮在现有码头停靠、作业时的系泊情况,采用船舶系泊物理模型试验方法,分析研究了40万吨级油轮系泊作业时在长周期波及波浪、风、流联合作用下,系泊船舶的动态响应及对系缆力、护舷撞击力的影响。得出了40万吨级油轮在系泊作业过程中在不同波高及周期的波浪作用下运动量、缆力、撞击力的变化规律,提出在试验条件下40万吨级油轮停靠码头系泊作业的系缆方式及应注意问题。可为40万吨级油轮系泊作业提供依据。     

船舶类型及吨位因素对船舶系缆力的影响

船舶因素对船舶系缆力的影响主要包括船舶吨级、船舶载量、船舶类型。通过模型试验研究船舶吨位、船舶装载量及船舶类型对船舶系缆力的影响。得到的船舶系缆力随上述因素变化的一般规律可供工程设计参考。     

串联浮筒锚泊系统的静力位形及内力分析

向量式有限元法作为一种结构行为分析的创新性方法，在处理复杂边界条件下的几何非线性问题方面具有极大优势。本文详细介绍了向量式有限元法的基本原理和建模求解过程，将锚线离散为一系列质点的集合，采用空间杆单元模拟质点间的相互作用。对比锚线在静水平衡状态下的特性响应，在此基础上对串联浮筒的不同方案锚泊系统形态、张力值以及回复力等特性进行深入分析。结果表明向量式有限元法与其他建模方法在位形确定和张力分析方面吻合度极高，而由于其在建模求解方面的简洁性，为各种锚泊系统的特性分析提供了一种新的数值模拟方案。     

波浪作用下单体网格式浮架受力的数值模拟

模型试验表明重力式网箱在波浪作用下，单纯浮架的受力贡献比例较大。本文运用波浪理论，通过建立浮架、锚绳及浮子的运动方程，采用五阶龙格-库塔进行数值求解，得到了单体网格式锚碇单纯浮架的数值计算模式。将计算模型简化为四点锚碇，并将计算结果与实验结果进行了比较，二者符合程度较好。在此基础上，比较了单体网格式锚碇与四点锚碇单纯浮架的受力，结果表明网格式锚碇方式浮架受力较小。     

基于优化算法的锚泊系统设计数值方法

港口系泊系统的设计关系到船舶停靠的安全问题,是船舶与海洋工程研究的热点之一,以往的研究中,对于动荷载的考虑较少。在动荷载的基础上研究港口系泊系统的设计,首先,分析了港口系泊系统主要组成的钢管、钢桶、重物球、电焊锚链和抗拖移锚的受力情况;然后,基于物体受力平衡方程以及悬链线模型建立了系统受力模型,采用遗传算法进行数值模拟求解;最后,通过MATLAB编程得出了在不同情况下钢桶、钢管的倾斜角度、锚链形状、浮标的吃水深度和游动区域,并讨论了各影响因素对系泊系统组成部分的影响程度。     

多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力

运用理论方法研究多点系泊船舶在波浪中的运动及其系泊力,建立了多点系泊船舶在波浪作用下的运动和系泊力的计算模型和求解方法,提出了带浮筒的链系的特性计算方法。采用时域计算解决链系的非线性问题。通过模型试验验证计算方法的精度和可靠性,开发了可供工程计算的计算程序。     

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.     

超大型油轮系缆力实测研究

为满足超大型船舶在开敞式码头不利的环境要素下安全系泊作业,该文从影响超大型油轮(VLCC)系缆力因素的实际出发,利用构建的系缆力实测平台对VLCC进行有针对性的现场系缆力实际测量。将得到的系缆力实测数据利用一定的数据处理方法进行处理,得出超大型船舶系缆力在特定现实环境要素下的受力曲线,分析出不同于前人理论研究和操作经验的观点和结论,并针对各条结论提出建议,供船舶和工程人员参考。