深水管汇吸力桩基础的下放安装研究

随着水深增加,深水油气田结构物的安装对施工设备和资源的要求也变得更高,需要分析确定合适的作业气候窗口来确保安装作业顺利完成.以1 500m水深的深水管汇吸力桩为例,通过对其水动力参数进行详细分析,采用数值模拟的方法对吸力桩下放安装过程中的3个关键过程进行了研究,包括飞溅区穿越,下放中通过不同水深和海底附近着陆阶段等.飞...     

弹振响应对超大型船舶疲劳影响研究

超大型船舶由于弹振响应现象突出,在航行过程中更容易发生疲劳破坏。常规的梁理论法和准静态谱分析法都存在一定缺陷,无法准确分析弹振响应对船体结构疲劳的影响。本文为研究弹振响应下的疲劳评估问题及弹振疲劳的影响因素,在确定的工况和航速条件下,基于应力振型叠加法对某超大型矿砂船进行疲劳损伤计算,分析浪向角和短期海况对弹振疲劳的影响。结果表明：弹振响应使船体热点在高频段产生新的应力峰值,疲劳损伤度大大增加;弹振响应对疲劳的影响程度随浪向角和海况变化明显。本文结论对超大型船舶设计具有一定参考意义。     

绞车轴瓦应力对附加载荷的响应机理分析

自升式风电安装船是海洋风电安装工程中的重要装备,摩擦绞车升降装置与桩腿、船体构成了自升安装船独立的升降系统。在升降装置的作用下,绞车提供牵引力完成放桩、升船等动作。海上作业过程中环境载荷的不确定性会使作业过程绞车升降系统受附加工作载荷,从而导致工作绞车容易发生故障,给作业系统的安全、稳定运行带来巨大的隐患。本课题从海洋38#风电安装船的外部作用环境和实船绞车轴瓦的失效情况出发,基于支撑桩腿、船体与海洋环境间的相互作用机理,分别分析了绞车轴瓦应力对冲击和振动的响应关系,并采用柔性体有限元仿真和刚体动力学仿真分析的方法,分析了绞车作业过程中的附加工作载荷。同时根据分析结果绘制了响应关系坐标图,进一步研究了工作过程中绞车附加载荷与绞车滚筒支撑轴瓦失效的机理关系。     

深水M型跨接管涡激振动疲劳损伤评估

针对涡激振动引发深水M型跨接管发生疲劳损伤的问题,考虑到M型跨接管非平直管道,弯管的引入对跨接管疲劳评估带来较大的困难,以南海某跨接管为例,通过ABAQUS软件进行跨接管模态分析,形成SHEAR7软件的模态输入文件,对跨接管分区使用SHEAR7软件分析跨接管的顺流涡激振动和横流涡激振动疲劳损伤.     

南海自由站立式立管设计与分析

自由站立式立管可作为南海油气开发的立管形式。根据设计参数建立自由站立式立管系统模型,根据南海某油田环境参数校核立管各工况下的强度结果并进行疲劳分析,探讨自由站立式立管动态强度与疲劳特性并验证是否满足规范要求。分析结果表明：该立管设计满足规范中的强度与疲劳要求,且疲劳性能较好;立管等效应力最大处为立管主体顶部应力节下端;最危险浪流方向为沿立管向平台方向;立管主体应力水平受平台运动影响较小,受顶部张紧力以及海流大小影响较大;疲劳损伤最大处位于立管主体顶部,且涡激疲劳损伤大于浪致疲劳损伤。     

冲击载荷下海洋石油平台直升机场结构安全性计算分析

考虑到直升机紧急着陆工况下冲击载荷对海洋石油平台直升机场的作用时最为不利,且该工况下的结构响应复杂的问题,采用ABAQUS有限元软件对其进行动静态分析。结果表明:直升机场结构在冲击载荷静态作用下满足强度要求,结构受力最大部位在直升机后机轮着陆位置,纵向支撑桁架及直升机场固定端位置应力水平较高;常见风、浪环境载荷频率远离直升机场结构自振频率,结构发生共振的可能性较小;在冲击载荷瞬间作用下直升机场结构满足强度要求,应力及变形呈现波动特征。     

深水FPSO立管导管及基座结构设计分析

以一艘深水超大型FPSO柔性动态跨接软管的导管及基座结构为例,介绍立管导管及基座的总体布置和详细设计对基本设计的优化.立管导管及基座结构设计考虑了FPSO在位操作、极端环境、跨接软管海上安装、立管事故、FPSO船舱破损和远洋拖航等工况.按某石油公司企业标准要求开展了立管关断阀油气泄漏扩散、燃爆连锁风险定量分析,确定了立管导管及基座结构设计爆炸超压,分析了立管导管及基座结构抗爆炸事故工况的强度,进行了立管导管及基座结构被动防火设计.基于疲劳累积损伤的分析方法,预报了立管导管及基座结构的疲劳寿命.     

受附加载荷的绞车轴瓦应力响应机理

从海洋38#风电安装船的外部作用环境和实船绞车轴瓦的失效情况出发,基于支撑桩腿、船体与海洋环境间的相互作用机理,分别分析绞车轴瓦应力对冲击和振动的响应关系,并采用柔性体有限元仿真和刚体动力学仿真分析方法,分析绞车作业过程中的附加工作载荷。根据分析结果绘制响应关系坐标图,进一步研究工作过程中绞车附加载荷与绞车滚筒支撑轴瓦失效的机理关系。     

“长鲸6”耙头液压绞车故障分析

针对大型耙吸挖泥船长鲸6出厂后发生的故障,通过对耙吸管典型工况状态下的受力分析,确定不同工况下耙管对绞车的作用力并与所配绞车极限承载能力进行比较,确定施工过程中绞车出现故障的原因,根据现场情况确定临时解决方案.     

4500 t油船锚机绞车基座结构强度分析及拓扑优化

针对建立的4 500 t油船船首锚机、船尾绞车基座模型,根据中国船级社相关规范,采用Ansys软件中的静力分析模块对锚机绞车结构强度进行校核,并对结果展开分析。将拓扑优化思想引入锚机绞车基座结构设计过程中,运用Ansys软件中的拓扑优化模块对锚机绞车基座进行结构轻量化拓扑优化设计。结果表明,锚链绞车基座结构在甲板上浪载荷、锚链45%破断载荷及掣链器80%破断载荷的工况条件下均符合设计要求。最大应力均处于基座与船体接触部位,在设计安装时需要特别注意。在保证结构刚度与强度的情况下,经拓扑优化的基座结构符合设计要求,其质量减少约20%。     

海底跨接管安装强度分析（英文）

A subsea flowline jumper(FJ) is a basic connected component for the wet oil tree, subsea pipeline and riser base, and it plays an irreplaceable role in the subsea production system. During the installation of FJ, collisions often happen between FJ and other equipment, which may cause serious damage. Besides, as the operating water depth increases, the demand for the installation equipments, such as the crane and winch, will increase. The research of deepwater FJ installation in China is still in the primary stage, thus an installation method for the deepwater FJ is proposed in this paper. Finite element models of a typical M-shaped FJ installation system are built to simulate the installation procedures. Analysis results show that the installation steps designed are feasible and valid for the deepwater FJ. In order to ensure the safety of the installation process, the collision-sensitive analysis for the FJ is conducted, and results show that it is necessary to set the pick up speed at a proper value, in order to avoid collision in the installation process. Besides, the mechanical characteristics of FJ during the installation are investigated under a range of environmental conditions and it is found that the maximum stress of the FJ always happens at its central position. The basic requirements for the installation equipment are also obtained through the analysis of the main installation steps.     

Experimental study of a suspended subsea module at different positions in the splash zone

During the lifting of submerged marine modules, the highest dynamic loads occur in the splash zone. These forces are highly dynamic and cannot easily be estimated with sufficient accuracy using simple calculations or high-fidelity computational fluid dynamics because of their irregular and complex geometries. We conducted an experimental study in a wave tank to investigate the dynamics of a large subsea module in the splash zone subject to irregular waves. The experiments were conducted using a 1:8 scale model of a subsea module, similar to that designed by Offshore Oil Engineering Co., Ltd., for the subsea pipeline from the Wenchang gas fields to the Yacheng pipeline. The model was examined at five different positions relative to the free surface, from completely above the surface to fully submerged. The resulting data are analyzed in the time and frequency domains. Spectral analysis and a dynamic effect parameter are used to analyze the dynamic loads on the subsea module. Several time-domain numerical analyses are performed with different peak periods, and the tension of the sub-slings is obtained. The experimental results for the relative forces and motions of the subsea module are presented, providing a reference for the design of other similar modules and their installation and validation data for computational modeling.     

Installation strength analysis of subsea flowline jumpers

Subsea flowline jumper (FJ) is basic connection component for the wet oil tree, the subsea pipeline and the riser base, playing an irreplaceable role in the subsea production system. During the installation of FJ, collisions often happen between FJ and other equipment, which may cause serious damage. Besides, as the operating water depth increases, the demand for the installation equipments like the crane and winch will increase. The research of deepwater FJ installation in China is still in the primary stage, so an installation method for deepwater FJ is proposed in this paper. Finite element models of a typical M-shape FJ installation system were built to simulate the installation procedures. Analysis results showed that the installation steps designed for the FJ are feasible and valid for deepwater FJ. In order to ensure the safety of the installation process, the collision-sensitive analysis for the FJ was conducted, and results show that it is necessary to set the pick up speed at a proper value, in order to avoid collision in installation process. Besides, the mechanical characteristics of FJ during the installation were investigated under a range of environmental conditions and it was found that the maximum stress of the FJ always happens at its central position. The basic requirements for the installation equipment were also obtained through the analysis of the main installation steps.     

深水平台上层模块海上吊装多浮体响应分析

海上吊装操作是平台海上安装作业中的重要一步,深海吊装操作面临着恶劣海况的考验。对于海上吊装操作过程中的多浮体相互干扰运动,采用了时域数值纽马克方法求解,选定JONSWAP风浪谱进行随机海况模拟。重点研究了不同浪向组合对多浮体运动响应的影响,提出安全作业浪向。在安全海况下进行了不同风速影响的研究,提出安全作业的风速范围。在安全作业海况下进行了吊装操作模拟,证实吊装操作能平稳进行,对海上吊装操作安全顺利进行具有重要意义。     

海洋立管悬挂状态的固有频率和振型

文章把悬挂状态的立管简化为一端固定一端自由的梁模型,考虑截面性质和有效张力及质量的变化,其控制方程为变系数的四阶偏微分方程,运用微分变换方法推导了固有频率和振型的数值计算方法。通过数值算例验证了文中方法的有效性,考察了收敛速度的变化情况,讨论了立管末端的悬挂器具对固有频率和振型的影响,并结合工程实际,给出了若干海况下立管悬挂状态时在飞溅区的共振区域。     

柔性跨接管安装的三维力学分析

文章对柔性跨接管在三维空间中使用下放缆绳的安装做了相应的力学分析。根据悬链线理论,可以首先获得整个安装系统（缆绳及柔性管）的初始形态（仅受重力作用时）。其最终形态可以根据一迭代过程,使用力的平衡及协调性要求作为收敛准则来得到。通过有限单元离散法,可得柔性跨接管的内力,曲率半径及相应的位移值。为了验证文中提出方法的正确性及可靠性,将此得到的结果与OrcaFlex有限元模型得到的结果进行了对比。同时该文对两端下放缆绳的长度差对柔性跨接管最小曲率半径及最大轴力值的影响也做了一定的研究。该方法能够给实际工程中柔性跨接管的安装提供一定的参考。     

港珠澳大桥接头吊装下沉过程的多体动力学分析

为了求解港珠澳大桥沉管隧道最终接头在安装过程中的运动位移,首先,利用ANSYS-AQWA软件建立了接头安装过程的系统水动力模型,得到了不同有义波高和波向下浮吊船的运动响应.然后,基于Kane方法建立了浮吊系统的多体动力学模型,通过编写相应的计算程序,并将浮吊船的运动作为系统的输入,计算得到了不同工况下接头的运动轨迹.计算结果表明:接头在空中和水中的运动位移幅值差别很小;接头的位移幅值随着波浪有义波高的增大而增大;相对于其他波向,波向为0度时,接头的运动位移最大.该理论计算方法及相关结论可以为港珠澳大桥最终接头的安装提供参考.     

大型海上风机浮托安装进船过程数值分析

对海上风机浮托安装的进船过程进行分析,对于H型双体船分别从频域和时域等两个方面进行模拟。在频域模拟过程中,得到不同来浪方向H型驳船的运动RAO;在时域模拟过程中,采用悬链线系泊得到进船过程中波浪作用下船体的缆绳张力。通过计算分析可得:随着缆绳长度的增加,系泊张力逐渐减小;系缆长度相近,系泊张力随之相近。建议在进船过程中需布置长度相近且尽可能长一些的系缆。     

脐带缆深水安装的参数影响分析(英文)

随着水深的增加引起外部压力的增大和脐带缆的重量相应增加,且由于海洋环境载荷和浮体的运动引起复杂的动力特性使得脐带缆的受力复杂,其安全性受到很大的挑战,故深水安装是脐带缆的关键问题之一。文章详细分析了安装过程中不同浮力块的布置方式(不同尺寸,长度和布置位置)和波浪与流的方向对脐带缆的影响。利用悬链线方程构建自由悬挂的脐带缆的模型,然后施加浮力与环境载荷得到动态脐带缆的安装模型。通过对比分析表明,浮力块的布置方案和波浪与流的方向对脐带缆的安装都有很大的影响,上述这些参数在安装中需要给予重视。     

透空式防波堤下挡浪板无支撑安装施工技术

传统的防波堤下挡浪板安装过程存在诸多不足,主要表现为赶潮水作业时间短、定位难度大、构件加固效果不佳等。介绍某游艇会工程防波堤下挡浪板安装施工的改进工艺：在防波堤墩台预埋工字钢固定点,并在挡浪板顶部预制钢挂件,施工过程中将工字钢固定点与挡浪板钢挂件连接,实现挡浪板的无支撑安装。同时,对主要施工工序进行阐述,并对下挡浪板的安装施工进行受力分析。结果表明该吊装方式的工字钢受力强度、剪应力强度、刚度以及墩台抗压情况均满足安装要求。该施工工艺可为今后防波堤无支撑构件的安装提供参考。