FPSO型采油平台波浪漂移力的分析研究

波浪平均漂移力是指由于波浪的一阶运动产生的二阶波浪力.对于系留状态的船型采油平台FPSO系统,不同波向波浪作用下、FPSO系统所受到的纵荡、横荡以及首摇方向的波浪平均漂移力是设计其锚泊系统的重要依据.为了计算FPSO系统一阶波浪辐射和绕射问题,采用高阶边界元方法并考虑FPSO形状的对称性;波浪平均漂移力则运用近场解法在湿表面上直接进行压力积分获得.与常数单元方法相比,该方法具有很高的精度,特别是对于高频波浪能得到可靠的收敛解.

应用高阶边界元法求解FPSO型采油平台波浪漂移力的研究(英文)

波浪平均漂移力是影响FPSO系统系泊、立管安装和卸载的重要外在荷载。文中针对英国北海正投入使用的萨哈林型式FPSO,应用高阶边界单元方法对其二阶水动力特性进行了计算分析,计算中考虑了物体的几何对称性,FPSO系统所受到的纵荡,横荡以及首摇方向的波浪平均漂移力采用近场解法在湿表面上直接进行压力积分获得。与常数单元方法相比,该方法具有很高的精度,特别是对于高频波浪能得到可靠的收敛解。研究表明为了使得FPSO系统在恶劣海况下安全使用,FPSO系统必须始终保持迎浪状态工作。

水深对动力定位能力的影响

在作业过程中,海工船需应对不同水深的海域,而水深对流力和波浪力有影响。针对这一问题,对比5个水深下的环境载荷,并应用二次规划算法求解推进器最大功率利用率,进而分析水深对动力定位能力的影响。结果表明,随着水深的减小,流力和平均波浪漂移力均呈上升趋势。不同水深下波浪力的差异集中在0.5~1.5 rad/s的波频范围,谐摇会显著增加其对应的艏摇力矩。横浪下,动态载荷的影响已不可忽略,且合力矩的方向由风力主导。环境载荷的变化直接影响了推进器的使用功率。船舶的动力定位能力受首部伸缩推功率的限制,对应100°浪向。当水深为15 m时,该推进器处于满负荷状态;随着水深增至50 m,功率利用百分数降至约60%。因此,对于现有吃水条件,当水深小于20 m,环境载荷和推进器功率骤增,对动力定位的安全性提出了极大挑战;超过40 m后,水深的影响已不再明显,可近似视为无限水深。

波浪漂移力作用下的救助船操纵运动计算与仿真

针对南海救111船(NHJ111),研究其在深水短峰不规则波中的操纵性.采用统一模型思想建立3DOF非线性运动方程,利用经典方法对纵向动力学与桨、舵及黏性横流等力/力矩进行建模,使用Green函数源法进行频域求解,采用远场理论计算平均波浪漂移力,并验证了数值结果.将运动方程应用于南海救111船,计算其静水中的回转运动,将计算结果与实船试验数据对比,相对误差在8.0%以内;考虑漂移力的作用,在6级海况的深水短峰不规则波中进行回转运动的数值计算,结果表明,该模型精度较高,满足救助船模拟器对运动模拟及精度的要求,为预测大风浪中的救助船运动奠定了基础.