冲击载荷作用下张力腿平台瞬态动力响应及系泊特性研究

瞬态冲击荷载作用下平台主体产生大幅运动,易引起系泊系统断裂,危害平台安全。采用数值分析的方法对脉冲荷载作用下张力腿平台主体与系泊系统的耦合动力响应及系泊特性开展了研究。考虑正弦脉冲、三角脉冲及矩形脉冲等典型冲击荷载的影响,借助自编程序对运动微分方程进行了数值求解。重点考察非线性阻尼、脉冲形式、碰撞部位、撞击角度等诸因素对平台瞬态动力特性的影响。研究发现:三种典型脉冲作用下,计及非线性阻尼的纵荡及纵摇响应幅值均小于不考虑非线性阻尼时的计算结果;脉冲峰值影响平台运动响应的幅值;保持相同脉冲冲量时,三种脉冲形式作用下平台时间历程曲线基本一致;碰撞部位及撞击角度对平台动力响应均有较大的影响。

一腱断裂下深水张力腿平台非线性动力响应及系泊特性研究（英文）

张力腿平台采用特殊的垂直系泊系统,属于半顺应半刚度式平台,平台主体-系泊系统-立管之间的耦合动力响应是张力腿平台设计的关键,直接影响平台的安全性和可靠性。文中首先采用数值模拟和模型试验相结合的手段对一座工作水深为500m的张力腿平台运动响应和系泊特性进行了对比验证,模型缩尺比为1:40,试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验室进行,数值计算采用SESAM软件。在试验验证的基础上重点对一腱断裂的前、后平台水动力性能进行了对比分析,重点关注有义波高、特征周期以及浪向角等因素对六自由度运动响应以及张力腿张力特性的影响。

双体波浪能装置运动及系泊系统特性研究

波浪能是一种清洁、可再生的新型能源,波浪能发电装置在海上作业时会受到变化的风、浪、流载荷作用,需要系泊系统保证其稳性和安全性。以适用于中国南海500 m水深的振荡双浮体式波浪能发电装置为研究对象,运用频域计算与时域计算结合的方法对双浮体及其系泊系统的运动响应和动力载荷进行计算,获取极端海况与工作海况下浮体运动和系泊缆索张力的时历数据。参照BV船级社NR-493规定的海上浮式结构物系泊安全系数规范,对3种系泊方案进行安全校核和对比分析。选定其中一种系泊方案,通过改变系泊系统以及能量转换器(PTO)的参数,探究参数变化对双体波浪能装置运动响应以及系泊系统特性的影响,为类似应用于深水的双体波浪能装置系泊系统的设计提供参考。

随机波浪中张力腿平台耦合运动及系泊系统特性研究

张力腿平台(TLP)是一种垂直系泊的半顺应半刚度式平台,预报平台的运动响应及锚泊系统的张力是张力腿平台结构设计的重要基础。应用挪威船级社SESAM软件在频域和时域内研究了张力腿平台在随机波浪中的非线性运动响应及系泊系统特性,并在试验室中通过缩尺比为1∶40的模型进行了试验验证。在试验验证的基础上,将仅考虑浪与考虑浪、流联合作用下的张力腿的张力平均值、幅值及标准差作了对比。结果表明,在较低海况时,考虑浪和流时的张力腿与不考虑流的情况变化不大;在较大海况时,流的影响不可忽略,考虑流的张力腿变化幅度要略大于不考虑流的情况。

不同系泊缆组合对FLNG单点系泊系统特性的影响

单点系泊系统设计是FLNG(浮式液化天然气生产储卸装置)总体布置的关键点之一。为了探究不同系泊缆组合对FLNG单点系泊系统特性的影响,采用Ariane软件,基于时域计算方法,分析了中间缆为钢缆和聚酯缆的悬链线式系泊系统方案及聚酯缆张紧式系泊系统方案的系泊特性。结果表明:对于悬链线式系泊系统,中间缆为钢缆时,随着预张力增大,缆绳最小安全系数和最小躺底长度先变大后变小,作用在FLNG上的环境载荷变小;中间缆为聚酯缆时,随着预张力增大,缆绳最小安全系数和最小躺底长度逐渐变小,作用在FLNG上的环境载荷比钢缆方案下的小,但变化规律较复杂。中间缆为聚酯缆时最大系泊缆张力和转塔最大偏移量均比采用钢缆时要小,但系泊缆最小躺底长度要大;中间缆采用钢缆时锚容易定位,但对于深水海域,钢缆自重较大;而采用聚酯缆时锚不易定位,且缆绳总长较长,成本较高。与聚酯缆悬链线式系泊系统相比,聚酯缆张紧式系泊系统的缆绳规格较大,总成本优势不大。研究成果可为单点系泊系统的合理选型及设计提供参考。

舱养式深远海养殖平台的水动力及单点系泊特性

建造深远海养殖平台对我国海水养殖业具有重大意义,舱养式养殖平台作为创新型特殊船舶,应对其水动力及系泊问题进行针对性研究。在频域内研究6对大型养殖水舱对横摇水动力性能的影响,根据系泊要求建立单点系泊系统,进行时域耦合系泊分析。分析结果表明,养殖水舱对平台水动力特性有不可忽略的影响;平台在长时间经历极端工况后会产生较大的"鱼尾运动"。研究结论对此类新型海上结构物的系泊安全研究具有一定的参考价值。

深水中长周期波浪下打桩船动力响应研究及系泊系统优化

工程船舶在海况条件相对较差、受中长周期波浪影响的海域作业时,其作业窗口期一般较短,通常会降低施工工效,严重时也会引发系泊系统破坏或船舶倾覆事故。为了有效地解决这类问题,以海力801打桩船为例,采用水动力AQWA软件对该船舶在南美某海域风浪流共同作用下的运动响应以及系缆受力进行数值模拟,研究了不同水深、抛锚缆长度和预张力等参数对船舶运动的影响。计算结果表明,在深水区系泊有助于缓解船舶的纵横摇运动;抛锚缆长度选取6~10倍水深时,船舶运动响应和系泊系统整体受力较小;横摇运动对预张力的变化较为敏感,但是预张力对纵摇运动几乎没有影响。

半潜式平台运动及系泊系统特性研究

针对深海半潜式平台及其系泊系统的水动力特性,运用时域耦合的分析方法,对一座水深为1 000 m的半潜式平台,及其悬链线式系泊系统的水动力性能进行探索,获得频域和时域响应结果。同时阐述了平台系泊系统的设计流程,并通过系泊系统参数的变化,研究其特性寻找影响系泊系统作用的一般规律,为平台及其系泊系统设计提供参考。

基于ANSYS-AQWA的垫挡船码头靠泊特性分析

船舶逐步向标准化、大型化的方向发展,有效减少或避免大型船舶对码头碰撞是工程领域亟待解决的问题。采用ANASYS-AQWA仿真软件,基于三维势流理论与时域分析方法,结合山区河流水流湍急、流量变幅大的特点,采用数值分析的方法,研究了船舶在不同系泊方式下的系泊运动响应特性。研究结果表明:0°和180°的浪向角对纵荡幅值响应算子的影响最明显;90°的浪向角对横荡、垂荡和横摇响应较大,对纵荡、纵摇和艏摇影响较小;2-7-2系泊方式对于船舶的横向运动限制更好;4-4-4系泊对于船舶的纵向运动限制更好。

月池参数对船型FDPSO水动力特性的影响研究

浮式钻井生产储油轮是深水油气开发的主要装备之一,文中考虑2种典型月池形状(方形和圆形)和不同月池尺寸,采用Sesam软件对不同月池参数时FDPSO的水动力性能和系泊系统张力特性开展了计算和对比分析,介绍了深水FDPSO船型主要尺度以及锚链、立管主要参数,在频域内对运动响应幅值算子RAO、附加质量、阻尼、平均波浪漂移力进行了计算,在此基础上选择生存工况,对不同月池参数时的六自由度运动响应的最大值、最小值及平均值进行了统计分析.研究发现:大尺寸月池对运动响应幅值算子RAO、附加质量和阻尼影响较大;船体旋转运动较平移运动受月池影响明显;锚链受力随月池尺寸的变大而增加.文中的研究可为深水FDPSO月池设计提供一定的借鉴和参考.

浮式生产储卸油装置的若干关键技术问题

鉴于对浮式生产储卸油装置的运动性能、结构强度和作业安全都有很高的要求。本文就甲板上浪、FPSO与穿梭油轮的多单元耦合作用、系泊特性、水深对运动的影响、疲劳评估和水弹性分析等关键技术问题做了综述,以期对浮式生产储卸油装置的设计、作业和维护有一定的参考价值。

FSRU码头系泊系统特性影响因素分析

为得到浮式储存和再气化装置(FSRU)码头系泊系统特性影响因素的变化规律,采用法国船级社(BV)系泊计算分析软件Ariane和时域计算方法对不同环境条件参数及组合、不同系泊模式方案和不同缆绳材质进行对比计算分析。结果表明:计算分析采用的环境条件组合需考虑谱峰周期的敏感性;在系泊系统设计的初步阶段,应优先评估横风、横浪和横流情况下的系泊系统受力情况;系泊模式应优先考虑采用艏艉区域缆绳布置数量一样的模式;系泊缆绳应优先考虑采用高强度纤维缆。

海上浮动式观测平台运动性能研究

本文详细介绍了一种可用于海上测风研究的浮动式观测平台,并基于三势流理论,应用SESAM软件对其水动力性能展开了研究。通过对浮动式观测平台的频域计算,重点分析其附加质量、辐射阻尼以及幅值响应算子RAO的变化规律。随后结合频域分析结果并利用全耦合时域分析法,对浮动式观测平台及其系泊系统的性能进行了探索,着重讨论了影响其运动响应和系泊缆有效张力的原因。该研究结果对于浮动式观测平台的设计提供一定参考意义。

LNG-FPSO单点系泊系统设计分析研究

LNG-FPSO具有开采、处理液化天然气的功能,并可储存和装卸LNG,由单点系泊系统长期系泊于作业海域。基于BV系泊分析软件ARIANE7.0.2,采用时域计算方法分析了预张力和系泊缆长度等参数对系泊缆最小安全系数和最大躺底长度的影响,结果可为系泊系统的优化提供了一定的参考。