自升式起重平台站立工况总体特性研究

采用有限元计算方法针对起吊能力800t的自升式起重平台站立状态在设计环境载荷作用下的桩腿强度、桩靴支反力、锁紧装置承载力、抗倾稳性及风、浪、流载荷影响因子等内容进行了分析研究,结果表明环境载荷作用方向90°时,桩腿UC值(实际应力与许用应力之比值)最大,对平台桩腿结构最为不利;风、浪载荷对桩腿UC值影响颇大,正确计算风、波浪载荷对平台结构安全评估有重要意义。     

基于水运行业规范的防风单点浮筒系泊力计算

针对港口工程防风单点浮筒系泊力计算问题,根据《港口工程荷载规范》和Daidola公式,求得船舶在风、浪、流荷载下的平衡位置;在此基础上叠加瞬时的波浪冲击力,建立单点系泊系统的受力模型。考虑到系泊船在风、浪、流共同作用下会产生偏荡运动,参考军标《防风系船水鼓》中的相关公式,对比物理模型试验结果,提出风、浪、流各力的组合修正系数,提供了一种可供工程应用的系泊力计算思路。该方法可供类似工程初步确定防风浮筒参数,为后续物理模型试验提供必要的基础。     

斜浪条件下大型集装箱船扭矩特征及结构强度研究

随着大型集装箱船的发展,斜浪条件下的扭矩载荷特性及其结构响应日益重要。以某大型集装箱船为研究对象,建立水动力湿表面计算模型和质量模型,研究基于扭矩传递函数和主要载荷控制参数的斜浪设计波参数确定方法,分析不同超越概率水平下扭矩计算值的规律。考虑典型斜浪参数和超越概率水平,分析水动力计算扭矩与船舶规范(ABS和HCSR)扭矩的差异及原因,提出集装箱船扭矩载荷计算与应用的建议。通过计算45°,60°和75°斜浪条件下的船体结构应力云图,识别斜浪作用下船体结构响应的关键位置,可作为大型集装箱船结构设计过程中船体梁扭转强度计算、舱口角隅设计、抗扭箱强度评估等的参考。     

风、浪、流联合作用下钻井船漂移载荷时域模拟

基于定位考虑对带月池的深水作业钻井船的漂移载荷进行了时域模拟分析。采用API风谱描述不规则风场,基于风生浪因素设置分析的环境参数,基于OCIMF计算风载荷和流载荷;利用势流理论和Newman假设计算二阶波浪漂移力载荷,提取得到数值结果并进行处理,得到不同方向、不同环境条件下各项漂移力的统计值和统计特征。结果表明:在时域内对深水作业钻井船漂移载荷进行分析,更加具有真实性,波浪、风、流引起的漂移载荷依次减小,且均随环境条件的增大而快速增加;在风向、流向和浪向不同时,使得船首处于迎浪状态对钻井船的定位有利;优化船体外型是降低钻井船漂移载荷的有效手段。     

考虑惯性载荷的多用途船舱口盖强度分析

根据RINA船级社规范中关于舱口盖强度的要求,对某54500DWT多用途船的货舱舱口盖进行了强度校核.使用大型通用有限元软件MSC/Patran建立舱口盖结构有限元模型,计算迎浪和横浪状态下的集装箱惯性载荷以及风雨载荷,得到在这些载荷作用下的舱口盖应力分布情况,并利用CCS_tools工具对屈曲强度进行校核.最后提出了结构改进方案,讨论惯性载荷对舱口盖强度的影响。     

大型集装箱船在斜浪工况下的扭矩特征研究及结构强度分析

随着大型集装箱船的发展,针对斜浪条件下扭矩载荷特性及其结构强度的分析研究日益重要.本文采用选定的某大型集装箱船开展动态载荷(DLA)分析,建立了水动力湿表面计算模型和质量模型,研究基于扭矩传递函数和主要载荷控制参数的斜浪设计波参数确定方法,分析超越概率水平对扭矩载荷计算结果的影响.考虑典型斜浪参数和超越概率水平,分析对比DLA扭矩与船舶规范(ABS和HCSR)扭矩的差异及原因,提出集装箱船扭矩载荷计算与应用的建议.在此基础上,选定3个斜浪计算工况(45°,60°和75°)开展结构强度分析,通过分析应力计算云图,研究扭矩载荷下船体结构响应的关键位置及其应力趋势.该研究可为大型集装箱船结构设计过程中船体梁扭转强度计算、舱口角隅设计、抗扭箱强度评估等方面提供有益的参考.     

《海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南(2021)》发布

《海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南(2021)》于2021年2月22日发布,于2021年4月1日生效。确定海洋工程结构在风、浪、流等环境因素联合作用下的设计载荷及响应是其设计、建造和运营的关键考虑因素之一。本指南给出了海洋环境条件推算和使用的一般方法和通用要求,适用于各种型式的海洋工程结构的设计、建造和运营。同时,不同的结构型式对环境设计参数的需求不尽相同,而设计载荷及载荷效应根据相应的结构设计规范来确定。     

环境条件对南海FPSO结构设计的挑战

通过研究某一作业于南海的FPSO(浮式生产储油卸油装置),讨论设计环境条件标准的提高对结构设计造成的影响。对于此类单点系泊FPSO,由于结构设计需要考虑不同浪向下的情况,而在风、浪、流的共同作用下,有义波高与FPSO的迎浪角的关系又是变化的,所以需要特别考虑FPSO的风标效应,为此,结合风、浪、流的信息,进行浪向角分析,确定在100a一遇与500a一遇两种情况下波高与迎浪角的关系;通过结合浪向角分析的结果与波浪和作业地点的信息,进行水动力分析,根据所在海域100a一遇与500a一遇的两种不同波浪极值参数,并考虑波浪周期敏感性的影响,对影响结构设计的重要载荷参数,进行了一系列的数值分析与比较;总结了该FPSO总纵强度载荷与局部强度载荷的变化特点,进而讨论了载荷差异对结构构件尺寸造成的影响,为南海FPSO结构设计提供参考依据。     

冰区航行船舶艏锚和锚链的设计

根据船舶舾装数设计艏锚和锚链的方法具有一定的适用前提,而冰区锚泊环境难以满足这些前提条件。在此情况下,为提高舾装数法的适用性,需特别考虑冰区航行船舶的艏锚和锚链的设计,而解决问题的关键在于求解风、流、浪和海冰综合作用下的锚链载荷。为简便有效地求取该锚链载荷,简化风、流、浪和海冰综合作用的物理模型,应用经验公式推导计算方法。根据某型冰区航行船舶的锚泊任务需求,给出其艏锚和锚链的设计方案,并通过适用性评估,验证该设计选型方案的可靠性。     

CPOE-62自升式作业平台整船强度入级计算

按照CCS移动平台规范进行多个工况下的CPOE-62自升平台整船有限元强度屈服和屈曲计算。就风、浪、流环境载荷计算，桩腿与围阱区接触耦合的接触力传递模拟方法，平台整体侧向位移引起的二次力的P-△效应进行了讨论。建立了拖航工况下桩腿弯矩的计算简图，推导出桩腿弯矩计算公式后进行桩腿强度校核。     

半潜式起重船波浪载荷预报

采用数值分析软件Sesam/HydroD对某半潜式起重船在航行状态和起重作业状态下的波浪载荷进行长期预报和短期预报.在航行状态下,预报得到的最大波浪弯矩和剪力分别为规范值的1.4倍和2.0倍,用于进行结构疲劳评估(超越概率为10-2)的波浪弯矩最大预报值约为用于进行结构强度评估(超越概率为10-8)的波浪弯矩最大预报值...     

FPSO舷外排水管及支撑结构强度分析

采用三维势流理论和MORISON公式相结合的方法,预报了FPSO舷外排水管的波浪载荷,并进一步应用梁系方法和有限元方法对排水管及其支撑结构进行了强度评估。为类似海洋工程结构物舷外排水管及支撑结构的波浪载荷预报和强度分析提供了一条解决途径。     

航行工况下自升式风车安装船强度直接计算研究

自升自航式风车安装船为海洋工程专业特种船舶,在风机运输,安装中有很高的实际利用价值。采用直接计算法,对航行工况下自升自航式风电安装船的总强度进行评估。建立了船体和桩腿的有限元建模,基于三维势流理论对波浪垂直弯矩进行长期预报,得到风车安装船在典型装载工况下的设计波参数,将船舶在设计波中的重力、静水压力、水动压力、惯性力等施加到模型上进行直接强度分析,对航行工况下船体和桩腿的强度进行了校核。本文的计算方法及结果可为自升自航式风车安装船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,并且对同类工程船的设计开发具有指导意义。     

海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究

支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。     

巴基斯坦瓜达尔港泥沙淤积规律研究

利用现场实测资料,对工程海区的潮汐、潮流、风、波浪、含沙量及底质等自然条件进行了对比分析,并结合潮流和波浪数值模拟结果,利用经验公式计算方法,对不同建港方案的年淤积量及一次大风天气情况下悬沙和推移质泥沙淤强分布和淤积量进行了研究,同时就该工程对渔港泥沙淤积的影响作了阐述。     

Response-based extreme value analysis of moored offshore structures due to wave, wind, and current

Floating moored offshore structures have a significant future in offshore operations as an attractive economic alternative to fixed structures in deep waters and/or in areas where there is no existing infrastructure. This paper describes an analysis procedure based on the structure variable approach to estimate load and response values of a moored offshore platform at a given return period by taking into account the joint occurrence of wave, wind, and current. The results show that the most severe mooring loads may not occur when wind, wave, and current are collinear and are at their maximum design values, i.e., the 50- or 100-year case. It is recommended that the extreme mooring design loads for moored offshore systems should be determined through a range of physical or numerical simulations where wave, wind, and current are noncollinear and act with less severe magnitudes than the 50- or 100-year case. This recommendation has also been adopted in the ITTC/Ocean Engineering Committee recommendations to the ITTC Conference held in September 1996.     

自升式平台拖航阻力评估

本文选定了自升式平台离岸拖航的环境条件,利用经验公式、CFD软件和数值积分方法,分别计算得到平台在拖航过程中受到风载荷、流载荷和波浪载荷。计算结果表明自升式平台桩腿长度对拖航阻力的影响非常大,流载荷在拖航阻力中所占比例很小,主尺度变化的对拖航阻力的影响主要体现在波浪载荷上。     

风暴条件下自升式平台桩腿强度对节距敏感性分析研究

文章以自升式平台桁架式桩腿优化设计技术研究为目标,完成风暴条件下桩腿强度对节距敏感性分析。通过风洞试验技术获取风载荷数据;基于STOKES五阶波理论和MORISON方程,采用DNV开发的SESAM软件WAJAC模块分析获取波流载荷数据;通过特征值分析得到平台自振周期和一阶偏移值,进而获取计及DAF效应的惯性载荷和P-△效应的二次惯性矩。基于上述载荷计算结果,重点对不同节距的桩腿结构进行强度校核,给出目标平台桩腿节距优选值,形成桩腿强度对节距敏感性分析技术,为平台核心部件的自主设计提供技术参考。     

深水半潜式钻井平台DP3动力定位能力分析

以一座深水半潜钻井平台为对象,研究其动力定位系统的定位能力。依据API规范对动力定位能力的分析方法和要求,对半潜平台动力定位系统进行环境载荷的计算与分析,建立了动力定位系统的分析模型,编制了动力定位能力计算程序,针对平台推力系统的完整模式和各种失效模式,计算并绘制了平台在作业工况和待机工况下动力定位能力曲线和静态功率消耗曲线。计算结果表明,该平台的动力定位系统能够满足DP-3级别要求,能保证半潜钻井平台在设计海况下正常作业。