计及可达时间窗的远岸风场运维路线优化策略

通过构建风浪预测模型求解风电机组可运维时间窗,作为调度优化的时间约束。为最小化运维成本,考虑运维过程中服务母船(SOV)与船员转运子船(CTV)之间的运维调度问题。将不同技术人员划分为几个独立的运维班组,以运维班组技术水平、待运维风电机组故障类型、动态运维时间窗口、运维班组可连续作业时长和运维时间窗为约束条件,构建SOV-CTV运维路线优化模型。以30台待运维风电机组为仿真案例对该模型的有效性进行测试,结果表明,提出的模型可有效缩短运维总路径长度和降低运维成本,提高了运维班组的运维效率。

基于Bi-RRT和TEB算法的风电水域多目标点路径规划

针对运维船舶需要依次抵达多个待运维机组处开展风机维护工作,提出一种在风电水域进行多目标点自主路径规划的方法。采用改进Bi-RRT算法进行全局路径规划,TEB算法用于局部路径规划,融合两种算法完成多目标点自主路径规划。引入基于均匀概率的分配机制对Bi-RRT进行改进以减少冗余搜索空间;采用对立扩展树新节点导向策略以增强采样过程中的导向性;通过路径平滑处理,进一步优化路径。利用改进后算法进行仿真实验,与改进前算法进行对比得到:改进后算法迭代次数减少50.4%,求解时间减少11.7%,路径长度缩短30.5%。另外,在ROS仿真平台中搭建合理的仿真环境,结果表明,在同样的地图环境中,改进的Bi-RRT与TEB融合算法较A*算法得到路径更为优越可靠,同时,设定多任务点验证了所提算法进行多目标点路径规划的有效性和可行性。

深海采矿羽状流及其监测试验综述

对深海采矿羽状流进行试验监测,是揭示深海采矿羽状流问题科学机理的重要手段之一,也是开展环境友好型深海采矿的必由之路。通过对多金属结核的采集、采集过程中羽状流的产生以及羽状流试验监测的相关研究进行概述。目前采用履带自行式和水力式采集的采矿车、管道提升系统和水面支持船的技术方案组合是最具商业化前景,也是深海采矿科学研究的重点。深海采矿产生的羽状流可以分为海底扰动羽状流和尾矿羽状流,在不同层面上会对海洋环境产生不同程度的影响,但羽状流的产生源头是矿车对海底沉积物的扰动,环境友好型矿车的研发是解决羽状流对环境影响的根本手段。实验室监测和原位监测应并行互补,且在原位监测时要兼顾监测底栖生物的活动,为深海多金属结核采集过程对海洋环境影响的评估提供更全面的参考;同时深海采矿相关活动过程中的原位监测应被广泛重视,这对深海采矿以及未来潜在的海底未来资源开采要求的环境影响评估均具有重要意义。

基于CFD的汽车运输滚装船参数横摇与减摇研究

为探究船舶参数横摇发生条件,以一艘汽车运输滚装船为研究对象,采用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+建立虚拟水池并进行数值模拟。通过模拟静水中船舶横摇自由衰减,计算出船舶的横摇固有周期;采用控制变量法分别探究波高、波长、航速和遭遇频率等对船舶参数横摇的影响;为该船设计并搭载减摇水舱,分析减摇水舱对参数横摇的抑制效果。结果表明:在迎浪规则波中,当波浪达到一定高度,且波浪遭遇频率为船舶横摇固有频率的2倍时,该船的参数横摇最为剧烈;当减摇水舱固有周期等于该船的横摇固有周期时,减摇水舱对参数横摇现象有较好的抑制效果。

圆筒型FPSO减动装置选型设计及分析

以南海海域百年一遇的极端生存海况和十年一遇的工作海况作为设计输入条件,以垂荡运动抑制性能为主要考虑因素对带延伸筒体的圆筒型FPSO进行减动装置构型设计及分析。基于JONSWAP波浪谱,采用基于三维势流理论的水动力分析软件AQWA对带不同构型减动装置的圆筒型FPSO进行时域、频域分析,并对设计的系泊系统进行安全性校核,最后综合分析对最优减动装置进行构型选择。结果表明,减动装置构型Ⅰ(带间隙的环形矩形减动装置)拥有较好的水动力性能,是6种减动装置构型中最优的结构形式。

基于断裂力学的老龄化自升式平台可靠性分析

对服役的老龄平台进行可靠性评估是非常必要的.为了更好地判定平台结构的疲劳可靠性,依据断裂力学理论,采用一阶二次矩法计算了自升式平台结构的疲劳可靠性指标,提出了年剩余疲劳可靠性指标概念,并通过对某自升式平台结构的计算分析,指出了要延长该平台的结构使用寿命至30年,需在第15年和第26年对其进行2次维修和保护.这种分析方法为服役的老龄平台的维护服务提供了参考.

我国造船产业生命周期判定及发展对策研究

科学、准确地识别我国造船产业所处的生命周期阶段,是制定合理、有效的产业政策的前提与基础。作者以产业生命周期理论为基础,选取我国1982～2008年造船完工量为实证研究对象,采用Compertz模型对我国造船产业生命周期阶段进行实证研究。实证结果显示,我国造船产业尚处于产业生命周期的成长期前期,成长期将持续到21世纪中期。针对我国造船产业成长期存在的突出问题,作者提出了相关产业的对策与建议。

导管架平台强度分析

采用有限元分析软件MSC.PATRAN/NASTRAN,对渤西QK18-2导管架平台建立整体结构计算分析有限元模型.根据美国石油协会API(American Petroleum Institute)规范分析确定了平台的环境荷载并进行了荷载组合,确定结构计算分析的主要工况,计算了典型工况下的整体结构应力;并通过对平台整体结构应力状态的分析,找出平台应力幅值较大的管节点进行了强度校核,为导管架平台的结构设计提供了分析方法.

新型浮式激光雷达测风浮标体选型研究

浮动式激光雷达测风浮标系统可以提供精准的海上风剖面信息,其相对于传统的海上测风塔,无论在整体成本方面还是施工难度方面均具有明显优势,是未来海上测风技术的发展趋势。针对新型浮式激光雷达测风浮标体的结构选型,文章介绍了三种典型的浮式激光雷达测风浮标,并在此基础上初步设计并给出了四种新型浮式激光雷达测风浮标的选型方案;对四种选型浮标做了完整稳性计算和对比分析;应用AQWA程序在频域范围内,计算并对比分析了四种选型浮标的频域响应特性;忽略风和流,仅考虑波浪的作用,对此四种浮标选型方案进行短期预报,并进行了对比分析。结果表明,三体组合式浮标结构形式的综合性能更佳,可以考虑将其作为新型浮式激光雷达测风浮标的结构形式。

风浪流成长全过程单点系泊FPSO运动低频响应极值研究

为了探求风浪流成长全过程对应的单点系泊FPSO低频响应极值,应用三维势流理论及非线性时域耦合分析方法,研究了单点系泊FPSO低频运动响应与风浪流入射角度之间的关系,得出了给定风浪流大小前提下最危险的入射角度,计算了风浪流载荷在发展、顶峰、消亡各不同阶段对应的船体低频运动响应极值.结果表明:单点系泊FPSO低频响应与风浪流入射角度密切相关,且响应最大值可能并不出现在有义波高、风速、流速最大的顶峰时期,而可能出现在有义波高、风速、流速较小但风浪流入射角度呈强非线性的发展或消亡阶段.因此,在研究单点系泊FPSO的低频响应极值时,必须考虑风浪流成长过程中的发展和消亡阶段.文中考虑了易被忽略的风浪流成长过程中入射角度呈强非线性的发展和衰亡阶段,为单点系泊FPSO低频响应特性的分析提供了有益参考.

深水半潜式钻井平台DP3动力定位系统设计和应用

海洋石油气开采向着更深的水域和更恶劣的环境进军,随着水深的增加,传统的锚泊定位系统因锚链重量的增加和平台甲板可变载荷的减少已不能满足深水海洋石油气勘探开采装置的定位要求,代之以数字计算机控制技术的动力定位系统(DP3)。其通过不断地检测平台实际位置与目标位置的偏差,产生控制指令并通过控制系统分配到对应的推进器上,使平台保持在设定的位置上或沿设定的轨迹运动。针对某3 000 m深水半潜式钻井平台项目,对DP3动力定位系统的设计和应用进行了介绍,并对平台的动力定位系统和辅助系统进行了FMEA分析。

K型、双K型圆管相贯节点极限承载力的非线性有限元分析

利用非线性分析的有限元方法对K型和双K型圆管相贯节点进行了数值计算,揭示了节点极限承载力随各几何参数的变化规律及主管作用荷载对节点极限承载力的影响,分别绘制出各影响参数的载荷-位移曲线,并将分析结果和钢结构标准GB50017-2003进行了比较,所得结论供工程设计参考应用。

基于船体变形数值仿真的FPSO管道应力分析

为区别于传统经验公式计算管道应力的方法,采用有限元方法计算浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)船体变形,提取具体管道支架的位移值,并利用CAESARⅡ软件进行管道应力计算。有限元预报得到的管道应力更加准确,而经验公式得到偏保守的结果。建议在对FPSO管道进行初步设计时可采用经验公式方法,在进行详细设计和局部管道应力校核时可采用数值仿真方法。

基于TRIBON数据快速建立全船有限元模型的研究

应用MSC.PATRAN进行全船有限元建模时,输入数据繁杂、工作量大.文章中利用AUTOCADVBA及MSC.PATRAN的二次开发语言PCL进行二次开发,实现了将TRIBON中的数据直接导入MSC.PATRAN,从而避免了全船有限元建模时手工输入庞大数据的不足,实现了真正意义上的设计与建造数据库共享,提高了有限元建模的效率与准确性,具有较好的工程实用价值.

自升式海洋平台结构可靠性分析

根据S igurdsson等人提出的可靠度计算公式,采用等效荷载法建立自升式平台的结构极限状态方程,运用JC法计算了平台结构的系统可靠性指标,提出了平台系统的失效评判准则,并对在平台可靠度设计中应考虑的问题进行了探讨。

基于随机波浪谱对深水区自升式平台动力响应分析

用MSC/PATRAN建立一工作水深为122 m的JU2 000E型自升式平台三维模型。通过对模型进行模态分析,得到平台模态质量和模态刚度矩阵,然后采用波浪谱分析方法,研究平台在随机波浪力作用下的动力响应,以图为平台正常作业和维护提供参考。

FPSO主甲板冷却水管路系统的加速度载荷应力分析

借助船级社规范与MATLAB软件,开发可提取浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)管道任意位置处加速度的程序,以便更好地对FPSO主甲板冷却水管路系统进行应力分析。将该系统任意位置处实际加速度值和FPSO船体重心处加速度值以均布载荷形式分别施加至管道上,利用CAESARⅡ软件分析在满载工况条件下该系统的应力变化。结果表明,在FPSO满载工况条件下,采用重心处加速度值得到的结果相较于其自身实际加速度值的作用结果会出现应力冗余和应力不足的情况,例如节点50应力增加1.01%,而节点2570应力减小0.19%。

半潜式平台关键结构选取及疲劳寿命计算

以南海某半潜式平台为研究对象,基于SESAM软件建立有限元模型,计算平台整体结构强度,筛选应力集中区域作为疲劳计算的关键区域。选取截面特征载荷,计算剖面载荷处的运动响应和长期预报幅值。在GeniE模块中,用SET分组的形式建立局部模型代替Submod模块使用的子模型计算,并对关键区域细化网格。在Stofat模块中计算节点处的疲劳损伤,根据S-N曲线计算疲劳寿命。结果表明,在平台关键区域1和区域2的节点疲劳损伤较大、寿命较短。因此,在半潜式平台服役期间,需要对关键结构部位进行定期检修和维护,以保证平台可正常运营。

应用 TRIBON 软件深化造船生产设计

ＴＲＩＢＯＮ系统是目前国际上较为流行的造船ＣＡＤ／ＣＡＭ集成制造软件之一，在国内已有近十家用户。本文通过介绍软件的主要功能及特点，分析造船生产设计的特征及发展趋势，阐述了在深化生产设计过程中，结合造船生产模式的转换，应用该软件实现造船壳舾涂一体化、生产工艺信息、管理信息的共享，生成生产设计图表等技术，并提出了目前在我国推广使用ＴＲＩＢＯＮ软件的几点设想。

自升式钻井平台悬臂梁结构动态响应分析

悬臂梁结构是自升式钻井平台钻井模块的重要配置,直接影响平台的钻井能力。利用MSC.Patran&Nastran软件对某350 ft自升式钻井平台悬臂梁结构进行动态响应分析,建立了悬臂梁结构的有限元模型,在悬臂梁最大外伸工况下,分析得到结构的前8阶固有频率和振型。随后在模态分析的基础上利用模态法对悬臂梁进行瞬时动态响应分析,得到了结构在瞬态载荷作用下的动力响应。结果表明:动载荷对悬臂梁结构影响比较明显,在进行悬臂梁结构分析时必须考虑钻井过程中动载荷对结构的影响。研究结果对悬臂梁结构分析及优化设计具有一定的指导意义。