新型导管架复合式深吃水半潜平台概念导管架对平台整体垂荡、横摇和纵摇运动的影响分析（英文）

导管架复合式深吃水半潜平台是近年来为了适应南海恶劣海况而提出来的新型干树半潜平台概念,主要由传统的深吃水半潜平台和导管架两部分组成。导管架的设计主要是为了支撑上层甲板结构,提高平台稳性和气隙性能。文章主要针对该平台概念的垂直平面运动进行分析,对不同海况下平台系统的数值和模型试验的结果进行了对比分析,运用频域分析方法分析了该平台与传统半潜平台之间的区别。并重点分析了导管架部分对平台垂直平面内的运动造成的影响。结果表明,该平台概念较传统的半潜平台而言具有较好的垂向运动性能,而且导管架部分对平台垂直面内的运动影响较小,导管架设计的主要优势并未受到较大的折减。     

深吃水半潜平台运动响应分析及模型试验分析

针对某深吃水半潜平台在实际海况下的运动响应问题,基于AQWA,对深吃水半潜平台频域和时域下的运动响应进行数值模拟,并开展半潜平台的模型试验,分析6自由度幅值响应算子(RAO)和不规则波下的运动响应。比较由2种方法获得的RAO响应曲线和极限海况下的运动幅值,证明数值方法正确,该深吃水潜平台的运动响应模拟结果满足设计要求。     

导管架平台的结构可靠性分析

由于平台长期处于恶劣自然环境中,其可靠性分析成为当前海洋结构基本性能研究的主要方向。针对空间导管架海洋平台,采用有限元分析方法对结构在随机载荷作用下的可靠性进行分析。考虑5种不同的设计波浪工况,基于Morison公式和线性波理论,分析结构的环境载荷,利用ANSYS软件分析空间导管架平台的响应。选取其中的危险工况,基于导管架平台结构位移和应力的失效模式,选取结构尺寸、材料参数及波浪载荷为随机变量,采用APDL语言结合Monte Carlo模拟对海洋平台的结构可靠性进行分析。结果表明,该方法可用于求解固定式平台结构在风浪流载荷作用下的可靠性分析,得到结构失效的主要因素,并改进桩底和甲板与导管架连接处的设计。可为防止结构破坏提供依据,为进行复杂结构的可靠性分析提供参考。     

供应船与导管架平台碰撞的数值模拟分析

为了保证海洋石油天然气资源开采的安全性,防止导管架海洋平台与船舶发生的碰撞,导致导管架海洋平台有过大变形,本文通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立导管架平台和供给船船艉的三维有限元模型,按照规范要求,通过DYNA模拟计算船船艉以6m/s速度垂直正碰导管架海洋平台管柱的工况,分析碰撞后导管架海洋平台应力的大小和变化趋势。为导管架平台的安全作业提供依据,为导管架平台的优化设计提供参考。     

深吃水半潜生产平台涡激运动特性研究及其参数化分析

本文采用改进的延迟分离涡方法(IDDES)数值模拟深吃水半潜平台的涡激运动,研究深吃水半潜平台在0°、22.5°和45°流向角下的纵向、横向和艏摇运动响应,以及吃水和立柱倒角对半潜平台涡激运动的影响。对比实验数据发现,数值结果与实验数据基本吻合。从计算结果可知,横向运动出现频率锁定现象,但不同流向角下的锁定区域不同,22.5°和45°流向角下的锁定区域发生在6.0V_r8.0,而0°流向角下的锁定区域则相对滞后;艏摇运动响应特性与横向不同,未出现锁定现象,在3.0V_r13.0区间内,艏摇运动响应幅值随V_r的增加而增加。当立柱只有一个倒角时,倒角半径尺寸对半潜平台横向运动响应和艏摇运动响应的影响很小,而当立柱四边都有倒角时,半潜平台的横向运动响应和艏摇运动响应均随倒角半径的增加而变大。半潜平台的横向运动响应和艏摇运动响应均随着吃水增加而增大,当吃水较小(H/D≤0.9)时,半潜平台的横向运动无明显频率锁定现象。     

非对称半潜起重平台系泊系统设计与分析

半潜式起重平台具有半潜、自航、重型吊栽功能,可适用于不同风浪条件下钻井平台、导管架模块等海上大型结构组块的建造安装和海上废弃平台拆除等吊装运输作业。由于其浮体结构存在不对称性,有必要对其系泊系统开展设计研究。采用AQW A软件对C M H I-1 6 3-1/2非对称半潜起重平台在典型海况下的系泊系统进行分析,仿真计算表明,该平台系泊系统设计方案能够满足西非海域3m高涌浪条件下的系泊要求。     

导管架平台立柱结构的抗撞性能分析

导管架平台立柱结构被守护船撞击的事故常有发生,因此,在设计中应当考虑立柱结构的抗撞性能。NORSOK规范和API规范是世界上被广泛认可并应用的导管架立柱结构设计规范之一,但其适用性还有待深入研究。为了研究NORSOK规范和API规范中计算导管架立柱结构抗撞性能公式的适用性,以一艘守护船侧向撞击立柱结构场景为研究对象,采用数值仿真技术,分析在不同撞击点和立柱结构设计原则条件下的碰撞力—撞深曲线等性能,并与NORSOK规范和API规范公式计算结果进行比较,获得了NORSOK规范和API规范公式的适用性原则。     

我国海上导管架平台抗冰锥体的设计实践

冰激振动是渤海重冰区导管架平台的主要危害.渤海重冰区导管架平台在腿柱上安装了抗冰锥体,基本解决了平台冰激振动问题.主要阐述了抗冰锥体的基本抗冰原理和设计方法,分析了渤海典型导管架平台抗冰锥体的设计实践,对渤海重冰区导管架平台和抗冰锥体的设计提出了建议.     

导管架平台冰致疲劳分析

针对冰区导管架平台存在的疲劳问题,提出冰致疲劳时域分析流程。以某浮拖式导管架平台为研究对象,基于我国辽东湾海冰参数的概率分布情况,划分得到24个疲劳子工况,考虑作用于平台桩腿锥体和井口区隔水导管群上的动冰载荷,采用ANSYS参数化设计语言编制该平台的冰激强迫振动分析程序,对其进行各疲劳子工况下的动力时域分析。基于雨流计数法计算该平台泥面以上42个管节点的等效应力幅值和循环次数,进而由S-N曲线和Minor线性累计损伤法则得到其冰致疲劳损伤和疲劳寿命。研究结果表明:平台构件的疲劳寿命最短为78.9 a,能满足设计的服役年限的要求;导管架疲劳损伤弱点位于井口区第一水平层与桩腿连接位置,该区域是平台日常维护的重点。     

半潜式海洋平台极限海况下的水动力性能分析

本文主要应用ANSYS中的AQWA模块对某简化的半潜式海洋平台模型进行分析以研究半潜式海洋平台的水动力性能。应用workbench将简化的模型导入AQWA中,模拟该半潜式平台在给定的风浪流联合载荷作用下的运动响应,进行对平台系泊链的时域耦合分析,得出各系泊链的受力情况,并初步分析极限海况下平台是否满足安全生产需求。     

基于反步控制的半潜平台动力定位数值计算研究

装配动力定位系统的浮式结构物由于受到风、浪、流等交变载荷影响，其运动具有明显时滞和非线性特性，为克服传统控制策略抗干扰能力差对动力定位控制性能的影响，文章基于反步法，对动力定位系统进行了控制器设计研究，针对波浪及流外载荷形成的有界干扰问题，采用自适应策略进行估计补偿。并借助Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。最后以某深水半潜平台为对象，对其不同工况下动力定位作业进行了数值计算研究，验证了所设计控制器具有良好的鲁棒性，可为后续动力定位模型试验及实船控制器设计提供理论支撑。     

3000t超大超高型浮吊船起重机安装工艺

针对建造、安装大型浮吊船起重机部分的问题,对浮吊船体下水后用另一艘浮吊船安装起重机各部件的一般工艺方案进行改进,创新设计了船体在船坞合拢的同时利用船坞轨道式龙门起重机分部件安装起重机的新工艺,缩短了起重船整体建造周期,极大降低了起重机的安装成本.     

Dynamic analysis of a dual-spar floating offshore wind farm with shared moorings in extreme environmental conditions

The concept of a shared mooring system was proposed to reduce mooring and anchoring costs. Shared moorings also add complexity to the floating offshore wind farm system and pose design challenges. To understand the system dynamics, this paper presents a dynamic analysis for a dual-spar floating offshore wind farm with a shared mooring system in extreme environmental conditions. First, a numerical model of the floating offshore wind farm was established in a commercial simulation tool. Then, time-domain simulations were performed for the parked wind farm under extreme wind and wave conditions. A sensitivity study was carried out to investigate the influence of loading directions and shared line mooring properties. To highlight the influence of the shared line, the results were compared to those of a single spar floating wind turbine, and larger platform motions and higher tension loads in single lines are observed for the wind farm with shared moorings. The loading direction affects the platform motions and mooring response of the floating offshore wind farm. Comparing the investigated loading directions to the 0-deg loading direction, the variation of mean mooring tension at the fairlead is up to 84% for single lines and 16% for the shared line. The influence of the shared line properties in the platform motions and the structural responses is limited. These findings improve understanding of the dynamic characteristics of floating offshore wind farms with a shared mooring system.     

舰船船底破损后的外载荷和应力研究

以某舰船为例,用符拉索夫法计算了鱼雷在舰船底部非接触爆炸使舰体结构产生破损后由于进水引起的浮态和载荷变化,给出了鱼雷命中破损后波浪弯矩随不同破损部位、不同进水体积的变化规律。在此基础上计算了鱼雷爆炸使舰体结构产生破损后的应力。研究指出,计算破损舰船结构应力时必须同时考虑破损使结构承载力大大下降和由于进水引起的浮态和载荷变化对舰艇生命力的影响。舰体结构的正应力和剪应力都随着进水体积的增大而增大,鱼雷最危险的命中位置是船中和剪力最大处。研究对舰船生命力的评估有重要意义。     

桁架式Spar平台与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析

开发了对浮式平台系统进行耦合动态分析的全时域程序。采用二阶时域方法计算水动力荷载,在此方法中,对物面边界条件和自由水面边界条件进行泰勒级数展开,利用Stokes摄动展开分别建立相应的一阶、二阶边值问题,而且此边值问题的计算域不随时间变化。采用高阶边界元方法计算每一时刻流场中的速度势,利用四阶预报校正法对二阶自由水面边界条件进行数值积分。在自由表面加入一个人工阻尼层来避免波浪的反射。对于系泊缆索/立管/张力腿的动力分析,在一个总体坐标系中对控制方程进行描述,采用基于细长杆理论的有限元方法进行求解。在耦合动态分析中,采用Newmark方法对平台和系泊缆索/立管/张力腿的运动方程同时进行求解。利用开发的耦合分析程序对一个桁架式Spar平台的运动响应进行了数值模拟,给出了平台的位移和系泊缆索/立管上端点的张力,并得到了一些重要结论。     

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。     

大功率远洋救助拖船“德翔”号主船体整吊下水研究

大功率远洋救助拖船“德翔”号主船体重１６００ｔ,用“大力”号浮吊运下水获得成功。本文从吊运下水的提出,吊运方案的选择,船体强度分析、组织实施、技术评价等方面进行了论述。这不仅为船舶下水开辟了一个新的途径,而且为重大设备大件吊运提供了宝贵的经验。     

弹性理论在船舶纵向下水受力分析中的应用

随着船舶建造的载重吨位越来越大,对现有的船台的承载能力是一个严峻的考验。文章通过将船体视作弹性梁,解决了船舶下水过程中,船舶尾浮时,首支架对滑道的压力过载的问题。从理论上证实了此下水方案的可行性,为船厂安全生产和节约成本起到了较大的作用,同时也为船舶下水受力分析提出了新的思路。     

Numerical simulation of wave-induced nonlinear motions of a two-dimensional floating body by the moving particle semi-implicit method

The moving particle semi-implicit (MPS) method was applied to compute nonlinear motions of a floating body influenced by the water on deck. To compute the motions of a rigid body, the fluid pressure at the position of each particle on the body surface was directly integrated in space and the equations of translational and rotational motions were integrated in time to determine the correct position of the rigid-body surface at each time step of the time-domain calculation. The performance of this method was validated through a comparison with measured results in an experiment that was newly conducted using a model of a box-shaped floating body with a small freeboard. Although the overall agreement was good, some discrepancies were observed for a shorter wave period, especially for the drift motion in sway. The effect of numerical resolution on the results was checked by changing the number of particles. With a higher number of particles, no obvious improvement was seen in the global body motions, but the resolution of the local free-surface profile, including the water on deck, was improved.     

万吨级下水驳船

对于大型深水导管架的海上安装，当其吊重超过现有浮吊起重能力时，采用导管架从驳船上滑移下水是一种提高浮吊利用率、通常也是唯一可行的导管架安装方法，承担这种作业的驳船必须是具有特殊装备和功能的下水驳船。