大型海上钻井平台出港拖航的操纵技术分析

针对大型海上钻井平台在港内受限水域拖航的特殊操纵问题,根据船舶操纵理论及烟台港实际引领案例,介绍了引航方案的制定和引领操纵过程,总结了操纵经验,提出了操纵要领,为类似的超大型特殊船舶的港内拖航操纵提供参考.     

基于统计过程控制理论的张力腿平台有效上浪波高分析

文章以统计过程控制理论(Statistical Process Control,SPC)为基础提出了一种张力腿平台甲板有效上浪高度计算模型,针对海浪波高是随机过程这一不确定因素导致的上浪波高没有确定解的情况,分析计算了波浪谱下的张力腿平台相对运动和有效上浪波高,计算得到了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值、上管制限值和相应发生概率。由相同波浪参数下不同波浪谱计算得到的有效上浪波高控制中心均值相同这一结论,发现波浪能量在不同谱之间的分布是相同的,说明波浪能量在时间维度、空间维度和频率维度的分布是一致的。在求解有效上浪波高控制中心均值时,提出了能更好刻画波高在波浪参数下的分布形式的面积均值法,并由此方法计算控制中心均值和上管制限值。以一型张力腿平台为例,针对波浪谱中超过某一发生概率的情况,运用统计过程控制理论和SPC控制图,计算了有效上浪波高控制中心均值、下管制限值和上管制限值,判断随机有效上浪波高是否处于统计控制状态,发现了波浪谱中的发生概率越大,随机有效上浪波高越可控这一规律。比较不同波浪入射角的有效上浪波高控制中心均值,发现了不同波浪入射角对有效上浪波高影响不大、发生概率对有效上浪波高影响较大的规律。最后基于统计过程控制理论计算得到整个有效上浪波高均值、发生概率、下管制限值和上管制限值。提出了在有效上浪波高均值和上管制限值之间结构物会受到交变载荷的作用容易疲劳损伤和腐蚀损伤的建议。结果表明该方法可以对张力腿平台有效上浪波高进行计算,并可推广应用于其它海上结构物的有效上浪波高计算。     

小郭巨渔港工程防波堤平面布置方案

波浪是渔港建设中最重要的水动力因素,由于外海风浪作用强烈,影响港内渔船泊稳,需修建防波堤挡潮抗浪。从波浪角度研究防波堤平面布置,首先分析了舟山市六横岛小郭巨渔港工程的建设条件,确定防浪掩护控制标准,并提出防波堤直线形、折线形布置的8个平面布置方案。以满足渔船有效泊稳面积为准,采用MIKE21 BW模块计算在50 a一遇波浪与水位组合条件下堤后波高分布及防浪掩护效果,对8个方案进行研究,基于其中相对较优方案,进行了2个方案的优化。最终确定某渔港防波堤平面布置最优方案为:防波堤总长350 m、折堤夹角132°、直线段长122 m、折线段长228 m。     

迎浪规则波中小水线面双体船纵向运动及波浪载荷非线性特性数值分析

基于RANS方程和VOF模型求解船体粘性兴波流场,开展了小水线面双体船(Small Waterplane Area Twin Hulls,SWATH)迎浪规则波中纵向运动及波浪载荷的非线性特性研究.通过数值计算结果与模型试验结果的对比分析,验证了文中方法的有效性;在此基础上,较为系统地分析了SWATH船的垂荡及纵摇运动响应、垂向加速度和波浪载荷的一阶及二阶量随入射波高的变化规律,指出SWATH船的运动响应及载荷与波高存在非线性的关系,尤其体现在响应共振区附近;相比于船体垂荡和纵摇运动,垂向加速度及波浪载荷的非线性特性更为显著.     

中国、英国、美国、日本规范关于直墙波谷力计算方法的对比

文章介绍了英国标准BS6349、美国陆军工程兵团《海岸工程手册》、日本《港口设施技术标准》中直墙所受波谷力的计算原理、应用范围和参数选取,并借助工程实例与中国《港口与航道水文规范》中计算方法进行了对比。对于立波波谷力的计算,各国较常用的均为森弗罗公式,但在公式使用过程中应注意特征波高的选取。当d/L在0.139～0.2范围内时,应用中国规范的波谷力计算值介于美国与日本规范、英国规范之间,英国规范水平波谷力计算值偏大17%左右。当d/L在0.05～0.139时,中国规范浅水立波法计算值与美国及日本规范接近,均远低于英国规范值。由于英国规范采用了特征波H_(max)与T_s计算,在波浪浅水变形较显著的工况下,计算可能偏离实际较大。美国规范及日本规范计算值则较中国规范偏低,偏低幅度根据相对水深及波陡等参数的不同而在5%～10%波动。     

联合极值分布在码头顶高程计算中的应用

介绍国际工程中常用的码头顶高程计算方法和二维极值分布,指出码头顶高程计算中主要考虑的变量是波高和水位。以几内亚铝矾土出口码头项目为例,提出波峰面高度重现期的概念。采用极值分布理论对水位和波高分别进行拟合,选择了合适的水位和波高联合极值分布模型。从案例计算结果对比分析发现,引入波峰面高度重现期的概念,采用水位和波高联合极值分布所计算的码头顶高程比采用二者单独一维极值分布计算的码头顶高程低。在波浪较小区域,该计算结论对EPC承包商控制成本、提高履约能力有积极作用。     

竖直双挡板桩基码头港内波浪特性试验研究

结合某码头二期工程建设,对竖直双挡板桩基码头结构开展波浪整体与断面物理模型试验,对工程码头、防波堤设计波要素及港内波高分布进行了测定。分析了竖直双挡板桩基码头不同挡板结构(挡板底高程、挡板封闭情况)时的港内波高分布特征,分析了不同工况下港内泊稳条件,并给出了最优化方案;研究了波向对绕射的影响、有效波高比与相对入水深度对透射系数的影响,分析了绕射波、透射波、反射对港内波况的影响。研究表明,《海港水文规范》给出的岛式防波堤堤后不规则波绕射系数整体上小于竖直双挡板桩基码头的绕射波试验值,港域内波高最小的区域位于距离码头中心一倍船宽附近,最后提出了一种港内波高的简化计算方法。     

远破波大波高波浪作用下沉箱抗浪稳定性验算

岸壁码头施工中,沉箱受波高为13.62 m的远破波作用极其罕见,在如此大的波高下,沉箱受波峰压力和波谷压力作用,对沉箱的稳定性影响非常大。为提出合理的方案解决该问题,通过受力分析、计算、物模试验相结合的方法,对烟台西港区一期工程C6,C7,C8沉箱,进行了抗滑和抗倾覆稳定性计算,结果和物理模型试验结果相吻合。利用土力学原理,对远破波大波高作用下的已安装并回填的沉箱,可以通过沉箱背后土压力和孔隙充砂增重相结合的方案,利用土压力抵抗波浪力作用的方法,达到沉箱抗滑和抗倾覆稳定性的要求,确保工程的施工安全。