拉伸-扭转-弯曲作用下系泊缆索的应力响应

考虑6×19多股系泊缆索编制特点,研究缆索受到拉伸-扭转-弯曲共同作用下的应力响应。推导多股系泊缆索的螺旋线方程和不同层股丝接触点轴向距离,建立仿真模型中的代表性体积元素,推导该体积元素下的周期性边界条件,简化多股系泊缆索仿真模型,进一步优化应变和曲率加载方式,优化仿真模型加载形式。在有限元软件ANSYS中进行仿真分析,同时与解析模型进行对照。结果表明,所选取的代表性体积元素和周期性边界条件计算可靠,应力与曲率半径为非线性负相关关系,应变与应力为线性正相关关系,不同应变下曲率半径对应力的影响主要体现在最大应力数值以及位置,对应力-应变关系影响较小。

海洋系泊缆索非线性有限元静力分析

采用几何非线性有限元方法研究海洋系泊缆索在重力、浮力和水流流体阻力作用下的静态平衡位形和张力分布。基于完全的Lagrangian格式,采用二节点等参索单元建立系泊缆索的静态平衡方程;采用增量迭代法求解得到的静平衡方程。数值算例证实此方法的有效性和准确性。计算了不同水流流体阻力作用下缆索的静平衡位形和张力分布,得到一些有意义的结论。

系泊缆索的非线性动力响应计算

系泊缆索会受到非线性流体动力的作用,还会出现大的位移。采用三维弹性梁理论模型,把缆索看作是等拉伸刚度、等弯曲刚度的细长结构,采用非线性有限元法求解缆索的运动方程。用牛顿迭代法计算系泊缆索的静力平衡状态。对于缆索的动力响应方程,采用隐式、显式混合的数值格式,最终将方程化为显式格式进行求解,提高了计算效率;使用高阶单元,只需要较少的单元就可以得到收敛解。计算结果表明,该计算方法能较准确地描述系泊缆索的非线性特征,且适用于缆索大变形条件下的动力响应分析。

海上浮式风机系泊缆索的动张力分析

海上浮式风机为深海风能开发提供了有效的解决方案,风浪载荷下风力机将产生大幅运动,系泊缆索往往处于松弛-张紧交替状态,过大的动张力将引起缆索疲劳断裂而导致风力机倾覆而损毁。考虑气动和波浪载荷作用,建立系泊缆索张紧、松弛状态下的风力机运动学方程,缆索的松弛-张紧区域根据阻尼比、频率比和位移比确定。以美国可再生能源实验室(NREL)5MW海上半潜式风力机为研究对象,分析了不同工况下风力机的运动响应及缆索的动张力变化规律,阐明了系泊缆索施加的预张紧力对其动张力的影响,这将为海上浮式风机系泊系统设计提供理论依据。

系泊缆索的防护套

通常最坚固的系泊缆索在系泊时也可能碰到码头属具或船上结构的锋利或粗糙刃口而造成损伤，以致削弱缆索强度。为了避免这一不利情况出现，德国Gleistein缆索公司推出一款称之为“威力护兵”（PowerGuard）的可拆式防护套，目的就是为了保护大型船舶的系泊缆索。这种新产品是一种精细编制的并涂以橡胶聚脂物，

多成份缆索静力特性测量及调整

针对一工作水深为160m的转塔式FPSO的系泊缆索,研究了在空气中测量和调整多成份系泊缆索静力特性的方法,并在模型试验水池中测量了经过调整的系泊缆索的静力特性,其结果与期望值符合程度令人满意.因此,可认为采用此法测量及调整多成分缆索的静力特性是适宜的.

桁架式Spar平台与系泊/立管系统的全时域非线性耦合动态分析

开发了对浮式平台系统进行耦合动态分析的全时域程序。采用二阶时域方法计算水动力荷载,在此方法中,对物面边界条件和自由水面边界条件进行泰勒级数展开,利用Stokes摄动展开分别建立相应的一阶、二阶边值问题,而且此边值问题的计算域不随时间变化。采用高阶边界元方法计算每一时刻流场中的速度势,利用四阶预报校正法对二阶自由水面边界条件进行数值积分。在自由表面加入一个人工阻尼层来避免波浪的反射。对于系泊缆索/立管/张力腿的动力分析,在一个总体坐标系中对控制方程进行描述,采用基于细长杆理论的有限元方法进行求解。在耦合动态分析中,采用Newmark方法对平台和系泊缆索/立管/张力腿的运动方程同时进行求解。利用开发的耦合分析程序对一个桁架式Spar平台的运动响应进行了数值模拟,给出了平台的位移和系泊缆索/立管上端点的张力,并得到了一些重要结论。

多浮体式系泊系统设计及水动力性能分析

为创造更有利于平台钻井作业的外部环境,本文提出一种新型多浮体系泊系统。在1 500 m水深,风、浪、流同向作用下,对平台-连接体-锚链-张力筋腱组成的多浮体结构进行完全时域耦合分析,并将新型多浮体系泊系统和传统张紧式系泊系统计算结果进行对比分析,结论充分体现新型系泊系统设计的合理性、优越性。

海洋用绳网材料与产品的应用现状与发展趋势

随着纤维新材料技术、绳网加工技术及海洋综合开发利用技术的进步,我国绳网产业随之高速发展与转型升级,为海洋开发利用及国家海洋战略的实施作出了重要贡献。文章重点介绍了我国海洋用绳网材料与产品的应用现状,分析了其发展趋势,并提出了发展建议,以期为绳网产业的研究与发展提供参考。

规则波作用下四锚浮标系统动力分析

随着水深的增加,海洋浮标系泊缆索的长度也增加,对其浮标系泊系统进行动力分析是非常重要的。基于势流理论,应用边界元方法在频域内计算浮标的附加质量和阻尼、一阶波浪力和二阶平均漂移力,通过快速傅里叶变换将计算结果转换到时域,应用莫里森公式计算浮标及其skirt的粘性阻尼力,应用非线性有限元方法计算系泊缆索张力,最后在时域内应用四阶Runge-Kutta法计算浮标的运动响应和系泊缆索张力。比较分析了两种水深条件下,不同skirt直径和缆索长度情况下浮标的水动力特性、运动响应和系泊缆索张力。计算结果表明,浮标skirt的存在对纵荡方向的附加质量和辐射阻尼基本没有影响,而垂荡方向的附加质量增加,辐射阻尼减小,且能够减小二阶平均波浪力的峰值。

半潜式平台完全时域耦合运动分析

采用三维频域GREEN函数法计算浮体的水动力特性,并运用非线性有限元法对系泊缆索进行模拟,通过完全时域耦合方法求解整个系泊系统的时域控制方程,得到半潜式平台系统的运动响应和系泊缆索的张力变化情况,并对这些响应结果的波频和低频成分进行了分离,讨论了各频率响应成分对平台系统运动的贡献。

卸载浮标系统运动响应分析

深水卸载浮标系统具有相对较小的排水量和惯性,其系泊缆索的质量、阻尼和刚度会对卸载浮标系统产生非常大的影响,因而对浮标和其系泊系统进行准确的耦合动力响应分析十分重要。应用边界元方法计算浮标的水动力,通过快速傅立叶变换,将频域计算结果变换到时域;基于全量的拉格朗日表述和两节点的等参索单元,应用几何非线性有限元方法和Newmark方法计算了系泊缆索张力;最后应用四阶龙哥库塔法计算浮标及其系泊缆索的时域耦合运动方程,得到浮标运动响应和缆索张力。

巴拿马运河及其N-1-2018对船舶的要求

巴拿马运河是沟通大西洋与太平洋的国际通航运河。2016年6月26日,新巴拿马型船闸项目完工,并举行开通仪式,这使N-1-2018"对船舶的要求"有较大更改,特别是其船舶的尺度和吃水限制,作了相当大修改。该文概要介绍了原有运河各船闸和新船闸的长度、宽度和深度等,并简要介绍了《巴拿马运河海事操作规则》与《作业部航运通告》,后者每年出新版、及时更新,其"对船舶的要求"与船舶设计、建造关系密切。文中还特别介绍了N-1-2018航运通告中的"定义"、"船舶的尺度和吃水限制"、"系泊缆索、锚和甲板机械"、"登船设施"以及"主电源和应急电源"。

海洋工程深水浮式系统设计方法研究

深水浮式系统主要由浮式平台、系泊系统和立管系统组成,浮式平台及其系泊缆索/立管的设计分析是平台系统正常作业和运行安全的重要保障。浮式平台的设计一般通过在频域内对平台进行水动力分析,然后将水动力荷载传递到有限元模型上对结构进行有限元分析。利用水动力分析结果和有限元分析结果,结合规范联合对平台进行设计。同时,由于浮式平台整体系统的非线性及动力学特性,势必要对浮式平台系统进行有效的时域耦合分析计算,整体耦合响应结果除了用于平台和系泊缆索/立管系统的初步设计外,还可作为系泊缆索或立管的动态边界条件,对其进行详细设计。针对这两种设计分析思路,首先对分析流程、分析中遇到的具体问题和研究方法进行简单介绍,然后结合软件应用,对海洋平台以及系泊缆索和立管的设计分析步骤进行总结介绍。

巴拿马运河及其N-1-2018对船舶的要求(续)

巴拿马运河是沟通大西洋与太平洋的国际通航运河。2016年6月26日,新巴拿马型船闸项目完工,并举行开通仪式,这使N-1-2018"对船舶的要求"有较大更改,特别是其船舶的尺度和吃水限制,作了较大修改。该文概述了原有运河各船闸和新船闸的长度、宽度和深度等,并简介了《巴拿马运河海事操作规则》与《作业部航运通告》,后者每年出新版、及时更新,其"对船舶的要求"与船舶设计、建造关系密切。文中还特别介绍了N-1-2018航运通告中的"定义"、"船舶的尺度和吃水限制"、"系泊缆索、锚和甲板机械"、"登船设施"以及"主电源和应急电源"。

船舶专利

专利名称：一种混合式深水系泊系统专利申请号：CN201210271777.2公开号：CN102815373A申请日：2012.08.01公开日：2012.12.12申请人：江苏科技大学本发明公开一种混合式深水系泊系统,包括系泊缆索、位于系泊缆索末端的锚、靠近锚并依次连接于系泊缆索上的若干质量块、连接于系泊缆索顶端的浮筒,所述若干质量块使系泊缆索靠近锚的一端与海底相切,

新型导缆滚轮

本文介绍江南造船厂自行设计的新型导缆滚轮,并与传统导缆滚轮在结构、使用性能方面作了比较。

帝斯曼迪尼玛又一成功合作项目——系泊领域里的革命性解决方案SHORETENSION~

2014年12月10日．帝斯曼迪尼玛公布了一个成功的合作项目。革命性的船舶系泊系统ShoreTension（R），能够帮助海运业应对全球节能挑战．提高船舶安全性．并不断降低故障停工时间。ShoreTension（R）系统所使用的缆索．是由帝斯曼迪尼玛SK78纤维制作而成，即使在极端条件下也可以保持永久的张力。采用迪尼玛。纤维制作的系泊缆索强度是钢索的7倍．足以承受最高的负荷。

帝斯曼迪尼玛又一成功合作项目——系泊领域里的革命性解决方案SHORETENSION（R）

革命性的船舶系泊系统ShoreTension（R）能够帮助海运业应对全球节能挑战，提高船舶安全性．并不断降低故障停工时间。ShoreTension（R）系统所使用的缆索,是由帝斯曼迪尼玛SK78纤维制作而成，即使在极端条件下也可以保持永久的张力。ShoreTension（R）是一种独立的液压控制系泊系统，它可以吸收在风浪中移动的船舶能量，并在放松系泊缆索时将其存储于内部。