VLCC级FPSO海上连接的模型试验及虚拟模拟(英文)

阐述了VLCC级.FPSO海上连接的模型试验和虚拟模拟,以及其研究结果如何应用于指导FPSO与SYMS存极浅水中的连接作业.模犁试验和虚拟模拟研究范围覆盖了各安装阶段,包括海上就位试验、就位及连接临时交义缆、系泊腿连接、压载灌浆直至达到风暴安全状态.模型试验不仅可以核实FPSO就何拖拉力要求,而且可以确定FPSO和安装驳船的运动幅值和系泊力大小.而虚拟模拟则可以虚拟模拟环境,通过虚拟模拟确认关键作业人员、作业执行方案和作业程序中潜在的问题.该文介绍的模型试验和虚拟模拟方法可以进一步推广到各种浮式平台的深水应用中.     

单点系泊系统将军柱疲劳分析

渤海某FPSO的单点系泊装置固定塔架由导管架、将军柱和上部组块构成,其中将军柱是系泊力的主要承受构件之一,其结构安全至关重要。由于系泊力是典型的交变载荷,作用在结构上会产生疲劳损伤,因此有必要对将军柱进行在位期间的疲劳分析。本文提出一种长期海况下海上固定装置疲劳计算方法,通过AQWA软件建立单点系泊系统的多体耦合水动力模型模型,根据渤海的海况环境资料计算出FPSO运动时域内所受到的的系泊力;基于S-N曲线方法与Miner线性累计损伤理论,通过nCode Designlife疲劳计算软件计算将军柱结构的疲劳寿命和管节点的疲劳损伤;评估结构的疲劳强度,分析易发生疲劳的关键节点位置,并给出增加管节点疲劳寿命的建议及设计方法,为相同类型的海上固定式结构物的结构设计及疲劳分析提供有益的参考及借鉴。     

风浪流联合作用下软钢臂系统的受力研究

海洋的环境载荷复杂和多变,而海洋的环境工况又决定着系泊系统的受力情况,因此海上系泊系统的安全越来越重要。本文针对渤海海域某水上软钢臂单点系泊系统的方案设计,基于大型水动力软件 AQWA,得到目标船舶频域计算下的水动力参数和系泊系统的时域耦合动力分析结果。重点分析在不同的风浪流夹角对系泊系统受力的影响,以此预报最危险工况,为后续有关系泊结构、塔架以及连接处万向节的强度和疲劳校核提供依据。分析结论亦可为同类系泊系统提供参考。     

单点系泊系统设备故障分析及对策

以单点系泊系统设备事故分析各部件发生事故的频率、已发生设备损坏事故的部位和重要部件.分析影响设备损坏事故发生的因素,提出设备损坏事故的防范措施.     

软刚臂系泊LNG-FSRU水动力模型试验研究

LNG-FSRU采用软刚臂单点系泊系统定位于特定海域在风、浪、流联合作用下进行作业,其运动非常复杂,必须进行水动力性能研究.本文针对35万立方米超大型LNG-FSRU,采用软刚臂单点系泊系统定位方式,开展了风、浪、流联合作用下水动力模型试验研究.软刚臂系泊系统软中各构件间的连接方式及Yoke重量相似是模型试验的关键,试验对该系泊系统的相似性进行了模拟,并将试验结果与数值计算结果进行了对比分析,结果显示,软刚臂系泊系统刚度曲线呈现非线性,试验结果与数值结果吻合良好,表明试验中对于软刚臂系泊系统的模拟是合理的,反映了LNG-FSRU在风、浪、流联合作用下的运动特性.     

“海洋石油112”号FPSO单点系泊模型试验与数值计算对比分析

国内有多艘大型软刚臂系泊FPSO在浅水服役,或多或少均存在一定故障,因此浅水FPSO水动力性能和安全问题受到广泛重视。"海洋石油112"号FPSO软刚臂单点系泊系统位于渤海浅水水域。文中对该单点系泊系统进行了系泊分析数值模拟,并与水池试验结果进行对比,验证三维动力响应数值模拟在浅水中应用的准确性。     

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.     

FPSO转塔领域技术综述

海洋强国战略驱动下,深海油田的勘探与开发需要FPSO具备更强的系泊能力,其中转塔式单点系泊系统能够更好地保证作业安全。通过专利分析的方法,聚焦技术角度,梳理归纳了全球FPSO转塔领域的技术发展脉络。研究发现,目前转塔领域技术发展具有较强的阶段性。内转塔技术关注点主要为：转塔与锚泊、转塔与立管、转塔与浮筒、转塔与船体;外转塔的技术关注点主要为：外转塔的结构、安全性监测与防护。企业今后在内转塔方面应重点关注转塔结构和立管、锚链、浮筒、轴承之间的相关交叉技术,外转塔方面应更多关注高效作业的外转塔结构及其安全性。     

舰船损管监控系统研究

舰船损管监控系统是损管系统的组成部分,是保障舰船生命力的重要系统。针对舰船损管监控系统设计中的关键问题,结合成熟的工业控制组态软件FactorySuite进行了研究。通过构建原型系统,分析了系统的组成模块、体系结构与软硬件架构等问题,经过仿真测试,证实原型系统满足实时性的要求。     

极浅水单点系泊系统的设计研究

在分析研究单点系泊系统的主要形式、特点和适用范围的基础上,选取了软刚臂单点系泊系统作为的"海洋石油113"新单点系泊系统,针对其设计中遇到的难题,进行了深入研究,归纳总结了极浅水海域单点系泊系统的设计时所重点关注的设计基础、低频波浪力、触底和上浪等关键问题,为今后极浅水单点系泊系统设计提供一点借鉴经验。     

渤海曹妃甸油田FPSO-SPM跨接软管更换设计与施工

介绍渤海曹妃甸油田FPSO/SPM系泊方式,总结中国首次利用拖船代替平板驳船,成功完成外转塔水下软连接系泊方式下的注水跨接软管更换的设计与施工经验.     

Time reversal damage localization method of ocean platform based on particle swarm optimization algorithm

The traditional time reversal is considered a promising approach for non-destructive testing and health monitoring of key region and structure, but it is considerably time consuming. This paper presents a time reversal damage localization method, based on particle swarm optimization algorithm, which is capable of improving the real-time performance of health monitoring in ocean platform. Firstly, the virtual focusing model of time reversal is constructed, and a succinct expression of virtual focusing for sensor pairs is proposed. Then, on the definition of the evaluation index, the PSO based time reversal algorithm is proposed, and the proper coefficients is given. Finally, the finite element simulation and experimental case validate that the proposed method is capable of find the damage location within limit iterative steps. Thus, the proposed method is a hopeful method for online monitoring and damage localization of large sized structure.     

浮式平台上部模块非管节点SCF控制方法

应力集中系数（Stress Concentration Factor，SCF）是评估节点疲劳损伤的重要参数。针对浮式平台上部模块非管节点的SCF控制，设计5种加强形式，采用Ansys软件对非管节点进行SCF分析。结果表明：筋板加强可有效改善面外弯矩作用下的应力集中；扣管加强对轴向力、面内弯矩和面外弯矩均具有较好的改善效果。     

Planar multibody dynamics of floating Y-method installation system and the lowering of subsea equipment based on finite element modeling

The subsea equipment installation is a complex operation that demands a precise and reliable approach to avoid the accidental losses of lives and equipment damage. The multibody installation system is overwhelmed with the dynamic behavior and responses of the system, which signifies the importance of analysis of the Multibody Dynamic System (MBDS). The modeling of MBDS is challenging and complicated due to the interconnectivity and nonlinearity assigned to them. In this paper, the planar dynamics of a floating multibody system are attained by employing two tugboats and a payload with a contextual offshore installation scenario to be applied in a water depth of over 1500 m. The lifting operation is nine degrees of freedom (9-DOF) multibody model done with the help of two strands and three bodies having 3-DOF each. The coupled equations of motion are established by deploying the Velocity Transformation Technique. The hydrodynamic and two-strand forces are simplified as linear, while the hydrostatic and mooring forces are treated as nonlinear external loads. The numerical solution to the equations for the MBDS is obtained from the Runge Kutta Method of Fourth-Order. Furthermore, the Finite Element Modeling approach discusses the installation operation using Y-method. The results of the proposed numerical model are validated by comparing it with the numerical simulation from OrcaFlex, and the results from both models are found to be in good agreement. The findings of this study will help improve the safe and stable installation of deep-water multibody structures.     

基于系泊静态相似的超大型浮体单模块系泊系统简化

由多个模块组成的超大型浮体,其系泊系统中的锚链数量会随着模块数量的增加而显著上升。对这样的多模块超大型浮体进行模型试验时,过多的锚链会增加系泊系统的系统误差,增加系泊系统的预张力调节难度。因此,合理地简化系泊系统,减少锚链数量十分必要。本文提出了一种基于静态等效的系泊系统简化方法,将系泊系统的静态等效转化为多目标优化问题,以初始系泊系统与简化系泊系统的水平静回复力和艏摇恢复力矩等效作为目标函数,利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求得最优的简化锚链参数,并对使用简化系泊系统的超大型浮体的运动响应进行模拟。通过对比使用简化前后系泊系统运动响应时历的相关性系数,证明对于本文中所使用的浅水悬链式系泊系统,基于静态等效对其进行数量精减并保证浮体的运动响应变化较小是可行的。同时,浮体本身的特性对锚链系统简化的最终效果存在着一定影响。     

连接缆形式对旁靠外输安全的影响分析

联合考虑FPSO与穿梭油船之间的水动力耦合效应,以及船体与软刚臂系泊系统、连接缆、旁靠靠球之间的相互作用,基于三维势流理论对软刚臂系泊FPSO旁靠外输作业进行多浮体水动力响应时域分析。针对耦合外输系统中的连接缆,分析缆绳刚度、绳长和布置形式的改变对缆绳安全系数的影响。通过不同环境组合下两种典型装载工况结果分析表明:加粗连接缆、交叉布缆、以及调整连接缆长度使得连接缆受力均衡可以有效地提高系统作业安全性。     

浅水塔架式单点系泊系统低频响应实验研究

浅水中,单点系泊系统可能存在显著的低频运动,低频大幅运动响应会给系泊系统设计带来严重影响,是系泊系统设计的控制因素之一,在水动力性能预报时必须仔细予以考虑。针对HYSY113FPSO单点系泊系统在浅水风浪流条件下的运动性能进行了物理模型试验研究和数值对比,定量分析了低频运动的运动量和产生的原因,所得结论可供今后浅水水域塔架式单点系泊系统设计参考。     

Mooring load of a ship single-point moored in a steady current

The Technical Committee I.2 of the 14th International Ship and Offshore Structures Congress 2000 identified the occurrence of highly peaked loads in the mooring hawser of single-point moored (SPM) ships as an important issue. Industry, research laboratories and universities were requested to contribute to a systematic study investigating the mooring load of two single-point moored tankers subject to a steady current. Contributions were received from three industrial participants, one research laboratory, and three universities. Comparative simulated time histories of the mooring load as well as the corresponding horizontal motion response of the SPM tankers were analyzed. A relatively large spread characterized the predicted results.     

基于卷积神经网络的船舶复合接头焊接损伤识别

提出一种基于卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）的船舶复合接头焊接损伤识别方法。采用Ansys软件对焊接过程进行模拟,考虑5种不同损伤位置和损伤程度的模拟工况,采集不同工况条件下复合接头的应变响应数据。构建一维CNN,将数据分为训练集和测试集放入神经网络中进行训练和测试,验证该方法对复合接头焊接过程中不同损伤位置和损伤程度进行识别的适用性。结果表明,该方法在结构焊接损伤检测方面具有良好的检测性能。     

潜航器轨迹跟踪与航向预测算法

海况条件较差时,基于水下单点GPS定位系统的潜航器实时定位有较大测量误差,不利于潜航器的轨迹跟踪与航向预测。针对误差服从高斯分布的水下单点GPS定位系统,提出基于改进型扩展卡尔曼滤波算法的GPS跟踪方法和基于回归分析算法的航向预测方法。通过测试与仿真,对定位设备采集到的数据进行对比分析,试验结果表明,上述算法显著提高了轨迹测量精度与航向跟踪能力,准确绘制出了潜航器的实时航行轨迹与航向预测线,可应用于潜航器的轨迹跟踪项目中。