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。     

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。     

海上浮简锚泊分析

首先对浮筒锚泊线进行了受力分析,然后在求得锚泊线方程解的基础上给出最短锚泊线和最小锚距的计算方法。提出锚泊线对浮筒的弹簧作用,给出浮筒纵荡方程,为防止共振给出理论依据。     

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。     

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。     

锚泊静回复力刚度和阻尼水平对深水浮式平台运动响应的影响

以一座工作水深1500m半潜式平台的悬链线锚泊系统为基准,分别以静回复力刚度和锚泊阻尼为等效原则,设计了四组参照锚泊系统。设计过程中,采用分段外推法计算锚泊的静回复力刚度;利用准静定计算方法,根据锚泊系统由于上部浮体运动而产生的能量耗散原理计算锚泊系统阻尼。在时域范围内分别计算了半潜式平台在以上五组锚泊系统下的运动响应。通过比较分析,总结了静回复力刚度和锚泊系统阻尼水平对半潜式平台低频和波频运动响应的影响。     

FPSO组合运动对锚泊阻尼影响研究

应用时域全动态有限元法,探究了系泊式海洋结构物在一阶与二阶波浪力共同影响下产生低频运动与波频运动的组合运动响应时,锚泊阻尼特性变化以及主要参数对锚泊阻尼的影响,主要参数为海流速度和锚泊线预张力,从而得出加入波频运动后其对锚泊阻尼的影响趋势,以及在组合运动背景下,相关参数改变对锚泊阻尼的影响.结果表明:相对于低频运动成分,波频运动成分对锚泊阻尼影响十分显著,成为决定锚泊阻尼大小的主要因素;在组合运动背景下的参数研究与单一低频运动下所得到的结论相比,流速改变对锚泊阻尼的影响可以忽略,但对锚泊线预张力的影响很大.在以往单一低频运动下进行锚泊阻尼分析的基础上,文中对组合运动下的锚泊阻尼进行了系统性研究,并在组合运动背景下进行锚泊阻尼参数研究,为锚泊系统设计提供了更实际的参考.     

慢漂运动下多成分锚泊线阻尼参数研究

锚泊线提供的阻尼力对平台耦合运动特别是慢漂运动响应有显著影响。以应用于工程的多成分锚泊线为研究对象,阐述了锚泊阻尼的定义与研究方法。借助海工软件Orca Flex进行时域非线性动力分析,选取上部平台慢漂运动的周期与振幅、流速大小与流速分布形式、锚泊线拖曳力系数、附加质量系数,研究锚泊阻尼与它们的关系,探讨锚泊线各成分贡献阻尼受水动力系数变化的影响。结果表明除附加质量系数外,其余参数对锚泊阻尼有较大影响,钢链成分锚泊线贡献阻尼对水动力系数改变较敏感。本文结论可为海洋浮式平台锚泊系统设计提供参考。     

深水悬链锚泊线疲劳性能评估

以某座Spar平台的单根锚泊线为对象进行疲劳性能研究,采用钢链-钢索-钢链三段组成的悬链式锚泊线.基于非线性有限元方法计算锚泊线的动力响应.选取锚泊线上端钢链与上部结构、钢索与钢链的链接点,采用雨流计数法对其应力时程曲线计数得到各短期海况下的疲劳荷载谱.根据Miner线性累计损伤理论,分别得到三个危险链接点在长期海况下的疲劳损伤,对锚泊线的疲劳性能进行评估.     

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。     

基于改进广义α算法的锚泊线动力分析

针对锚泊线的非线性特性,采用三维弹性杆理论推导锚泊线的控制方程,并应用迦辽金法将方程离散成适用于锚泊线动力分析的微分方程形式。针对锚泊线上端受高频一阶波浪力的扰动作用显著的特点,提出采用具有可控数值阻尼,能够有效地滤除高频响应的广义α算法对锚泊线进行动力分析,并在原有广义α算法的基础上,提出适用于变质量系统的改进型广义α算法。同时分别从理论研究和实例分析角度将广义α算法与传统的Newmark算法进行对比,结果表明广义α算法在稳定性,准确性及数值阻尼特性等方面均具有优势。     

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。     

深水复合锚泊线动力特性比较分析

为了研究复合锚泊线的动力特性,文章对完全相同的两根复合锚泊线,保持其他条件不变,用聚酯纤维系缆代替钢索,使锚泊线顶端张力-静位移特性曲线基本一致,然后采用数值模拟的方法对整根复合锚泊线的动力特性进行比较分析。比较两种复合锚泊线的自振频率、复合刚度和锚泊阻尼。建立复合锚泊线的二维非线性有限元动力分析模型,基于Del Vecchio(1992)提出的经验公式,采用迭代的方法计算复合锚泊线的刚度,比较上部平台分别发生慢漂和波频运动时刚度的变化。锚泊线和海床之间的接触作用基于刚性海床假定,基于Morrison公式计算锚泊线的惯性力和拖曳力荷载,给定上部平台运动时程后在时域范围内进行复合锚泊线的动力分析,通过计算锚泊线从平台运动中吸收的能量,得到锚泊系统的阻尼,比较上部平台分别发生慢漂和波频运动时阻尼的变化。     

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。     

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。     

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。     

锚链分布方式对悬链式单点系泊浮筒 系泊力的影响

使用水动力和系泊分析软件进行建模和计算,分析了六锚链悬链式单点系泊浮筒在不同的锚链和锚点分布方式中的系泊力变化,探讨了抛锚位置对系泊系统的位移和拉力可能造成的影响。     

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。