浅析HMPE缆绳对LNG船系泊件强度的潜在影响

LNG船由于货物传输时的高风险性,以及船对岸、船对船靠泊的多样性,对系泊稳定性的要求可谓是重中之重。为了不断完善系泊的设计标准,通过多年的系泊实践,以及对船员系泊经验的总结,OCIMF给出了系泊力计算时对风力,水流力,波浪等自然环境条件的选取引导,对系泊缆绳的材质,强度及断裂伸长率做出了详细对比及选取推荐,对导缆孔等系泊件强度计算时的缆绳合力包角及安全系数给出了合理性的范围指导。而在实船设计中,发现超高分子系泊缆绳HMPE和系泊件强度之间产生了一种不可调和的矛盾,确实存在极端受力下系泊件先于HMPE缆绳破损的潜在风险,进而导致缆绳及系泊件碰坏甲板设备和管路。后面分别从系泊力计算,系泊缆绳的选取,缆绳工厂拉力试验,系泊件的选取,实际系泊工况出发,得出最终结论,此风险几乎不可能出现。

受损伤HMPE系缆动刚度演变的试验研究

深海绷紧式系泊系统采用合成纤维缆绳作为系泊缆绳,由于材料属性和安装、使用等因素造成缆绳带损伤服役,因此有必要研究受损伤的缆绳在复杂海况下的非线性动力特性尤其是动刚度演变规律。详细介绍了国内首台合成纤维系缆循环加载试验系统,论述了终端所采用的缆绳插编方式,试样磨合处理的流程以及通过减小缆绳有效承载面积制造定量损伤的方法。对直径6 mm和8 mm的高相对分子质量高密度聚乙烯(HMPE)缆绳试样进行试验研究,验证了小比尺HMPE受损伤缆绳的动刚度模型试验可以反映大比尺HMPE受损伤缆绳的动刚度特性。分别考察了损伤度、平均载荷、应变幅值和循环周次对HMPE缆绳动刚度的影响,为今后更为复杂的全尺寸受损伤缆绳的动刚度研究提供了方法和依据。

不同连接形式对系泊组合缆强力的影响

系统研究了HMPE缆绳与尾缆在采用双合结或金属卸扣的连接形式时对组合缆强力的影响。研究结果表明,HMPE缆绳与单腿尾缆采用双合结连接形式的强力保持率可达95%左右,HMPE缆绳与单腿或环形尾缆采用金属卸扣连接时对组合缆强力均没有影响。但是HMPE缆绳与环形尾缆的插接部分和非插接部分通过双合结连接时对组合缆强力有较大差异,其中后者强力保持率仅为65%左右。

超高分子量聚乙烯纤维的技术与市场发展

本文简要介绍了世界高性能纤维主要品种——超高分子量聚乙烯纤维的基本性能和主要应用领域,重点归纳了十几年来国内外相关企业的生产、技术和行业发展状况,综合分析了国内外超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料市场的供需趋势,指出了该种纤维行业具有良好的产业发展优势与前景。

超深水混合缆绷紧式系泊系统非线性循环动力分析

由于高强聚乙烯(HMPE)和聚酯(polyester)缆绳具有各自独特的材料性能,因此提出在超深水绷紧式系泊系统中,采用高强聚乙烯和聚酯组成的混合缆作为系缆。以一系泊在超深水处的FPSO为例,系缆分别采用聚酯缆绳、高强聚乙烯缆绳以及混合缆。比较了循环载荷作用下,不同绷紧式系泊系统的动力响应。分析表明,在超深水中采用混合缆能够设计出合宜刚度的系泊系统,使系泊系统既有保持海洋浮式结构物在平衡位置的能力,又有风暴载荷下良好的生存能力。较理想的混合缆构型是:在靠近海底部分,采用高强聚乙烯缆绳;而在靠近海面部分,采用聚酯缆绳。这些认识对混合缆应用于超深水绷紧式系泊系统具有重要的参考价值。

深水系泊高强聚乙烯缆绳的蠕变及破断实验研究

相对于同一破断强度的聚酯(polyester)缆绳,高强聚乙烯(HMPE)缆绳具有更高的刚度、更小的自重和直径、更易运输和安装的优点,因此高强聚乙烯缆绳被引入到系泊系统以替代聚酯缆绳。然而高强聚乙烯缆绳又存在易发生蠕变甚至蠕变破断的不利因素,研究其蠕变和蠕变破断的力学特性就显得尤为迫切。首先设计了合成纤维缆绳实验系统,对HMPE子股缆绳开展了系统的蠕变和蠕变破断实验。基于实验数据,分析了HMPE子缆的蠕变和蠕变破断特性;通过调研HMPE试样的蠕变实验数据,提出了HMPE考虑温度和载荷影响的HMPE纱线蠕变率经验公式,采用该经验公式并结合已有的缆绳比尺换算关系,可以推算出HMPE缆绳的蠕变率;此外,基于所获得的蠕变破断实验数据,提出了HMPE缆绳在定常载荷下的蠕变寿命经验公式。这些成果对HMPE缆绳应用于深水绷紧式系泊系统具有重要意义。

系缆损伤对绷紧式系泊系统动力响应的影响

探究合成纤维系缆损伤对绷紧式系泊系统响应的影响,具有重要的工程意义。通过高强聚乙烯(HMPE)缆绳损伤动刚度实验,获得其动刚度随损伤的演变规律。在数值计算上,借鉴并合理简化了前人提出的动刚度经验公式,通过处理实验结果确定动刚度经验公式的参数并进行验证。在此基础上,以一座采用高强聚乙烯缆绳为主体系缆的FPSO为例,将所得动刚度经验公式导入系泊分析软件,结合水动力分析,计算得到在相同海洋环境中,系缆发生不同程度损伤时,各系缆张力和平台偏移响应的结果。通过处理、分析所得的计算结果,获得合成纤维缆绳损伤演变对绷紧式系泊系统响应的影响规律,并据此为系缆更换提供了建议。这些成果既有利于把握绷紧式系泊系统的非线性动力响应,也对安全、经济、合理地运用合成纤维系缆具有重要意义。

不同材质共享缆绳对浮式风电场系泊响应的影响

[目的]旨在合理设计浮式风电场的共享系泊系统,探究不同材质共享缆绳对浮式风电场动力响应的影响。[方法]首先,对浮式风电场设计共享系泊和传统(无共享缆绳)系泊方案,比较两种系泊方案的动力响应和经济成本,验证设计方案的可行性。其次,探究两类共享系泊系统对浮式风电场系泊响应的影响。最后,分析环境载荷的施加方向和缆绳材质对共享缆绳平均张力的影响。[结果]采用不同材质共享系泊系统的浮式风电场,其叶片张力近乎相同;两类共享系泊系统对风机位移和系缆平均张力的影响存在差别。此外,环境载荷施加角度和系缆材质也对风机位移和共享缆绳受力产生影响。[结论]该研究可为系泊系统中共享缆绳选型提供参考。