船锚入土深度简化计算方法及适用性研究

[目的]随着海洋经济的发展,越来越多海上风电送出、海上油气平台的供电、岛屿联网供电项目涉及海底电缆的敷设。目前主要的敷设保护方式为直埋敷设,但不考虑经济性的埋深设计显然是不合理的。为了能有效地保护海底电缆,又能合理控制投资,需要在项目开发阶段就确定海缆的合理埋设深度。因此,在缺乏足够的设计输入资料的情况下,文章提出了一种简化的船锚入土深度计算方法,为项目前期确定敷设保护方案提供依据。[方法]将船锚入土过程分成三个阶段建立数学模型,并对船锚入土过程进行了一系列边界条件假设。在此基础上,基于能量法对各个阶段船锚运动过程进行力学模型分析和推导,提出了考虑海底基质剪切破坏的船锚入土深度简化计算方法。通过将该方法的计算值与不同情况下的实测值进行对比分析,探讨该计算方法的适用性及适用范围。[结果]通过该简化方法计算值与实测结果比较分析表明,该计算方法适用于抗剪强度大于20 kPa的粘土的情况下计算船锚入土深度,且该方法的计算误差在可接受范围内。[结论]从计算结果对比分析可以看出,该简化计算方法对工程实践应用具有指导意义,但该方法还有待在实践中积累不同实测数据进行验证和拟合修正,并结合经验法和概率法进行分析,为海底电缆敷设保护提供设计依据。

端头扩大型土锚的新发展——船锚式注浆张开型土锚

作为提高锚固性能的一种有效手段,端头扩大型土锚被广泛应用于实际工程。介绍了端头扩大型锚杆的各种扩孔方法,重点阐述一种新型的船锚式注浆张开型土锚。带有锚抓的新型土锚,不需要专门的扩孔机械,在注浆作用下能连续完成端头扩张与灌浆,具有施工方便、锚固面大、效果好等优点。通过对土锚进行张开试验,证明了在上海等软土地区通过灌浆压力使锚抓张开并形成扩大头是能够实现的。

利用船锚探测海底光缆的方法研究

为了进一步改进海底光缆磁探测技术,研究了海底光缆和船锚的主要结构,建立了船锚钩挂海底光缆的数学模型,并利用MATLAB软件仿真了钩挂点周围的磁场特性,计算出不同探测距离上的最大磁感应强度,为提高海底光缆探测效率提供理论依据。

三芯光纤复合海底电缆船锚钩挂有限元建模

为了利用分布式光纤传感技术测量的光纤应变反映三芯光纤复合海底电缆被船锚钩挂时机械特性失效与否,利用有限元方法建立了钩挂的有限元模型。忽略机械特性差的结构,将聚乙烯护套与填充层合并以增大填充层边缘尺寸,获得均匀的网格;将呈对称分布的光单元简化为一根,得到简化后的海缆模型。选用SOLID164单元作为海缆结构的单元类型,选用BKIN(双线性随动强化)材料作为海缆结构的材料模型,得到海缆的有限元模型。最后通过仿真分析获得铜导体的应力分布情况、光单元的应变情况以及铜导体塑性应变和光单元应变随时间变化的情况。结果表明,海缆与锚接触位置处的铜导体应力值较未接触的位置应力值偏大,并且获得了铜导体发生塑性应变时的光单元应变值,该值可作为海缆导体机械特性失效的判据。

船锚在软土中的运动形式研究

船锚在软土中由于风浪的作用会随着船舶而移动,这可能会造成海底预埋电缆被损坏。堆石保护是当前普遍采用的对海底电缆进行保护的方法,但是对这种保护措施至今还没有成熟的施工规范。为了完善海底电缆堆石保护的各项设计参数,研究船锚在软土中的运动规律是非常必要的。在锚爪二维非线性有限元分析的基础上,建立了船锚运动轨迹与其屈服荷载之间的本构关系,结合锚链在软土中的研究成果,提出一种新的船锚运动轨迹预测计算方式。最后,根据荷兰Deltares科研所计划实施离心机试验的计算参数,对试验结果作出模拟预测。

基于PLC的船锚和起货机频率和速度调节控制系统

此文将介绍时间以继电器为基础的船锚速度控制系统所存在的难以克服的缺点,及如何实现将可编程控制器(PLC)和变频控制技术应用于船锚的控制系统。此文还将介绍这种调节控制系统的可靠闭环速度控制这一突出特点。

锚系作业船在超深水锚腿预铺设中的应用实践

海上浮式生产设施通常采用多条系泊锚腿将上部平台设施与海底锚桩连接,水深超过1500m时锚腿的预铺设工作面临前所未有的挑战和困难。本文结合中国南海西部半潜式平台系泊锚腿预铺设作业的工程实践,以动力定位系统、主动深沉补偿式折臂吊机、500t锚系处理绞车配合作业的方法下放锚腿;结合锚头链与锚桩连接、锚腿中段聚酯缆下放、锚腿湿存等问题,深入分析、探讨、总结锚系作业船舶在施工中的要点和难点。

砂质海床中船锚运动全过程数值模拟

基于SPH(光滑粒子流体动力学法)耦合FEM(有限元法)的算法,利用ANSYS/LS-DYNA软件对船锚在砂质海床土体中的运动全过程(抛锚与拖锚)进行了数值模拟,着重分析了海床土体基质和拖曳速度对船锚贯入深度与拖曳力的影响规律.研究表明:船锚运动全过程可分为4个阶段;随着土体材料剪切模量、内聚力、内摩擦角逐渐增大,最大贯入深度呈线性减小的趋势,除密实细砂海床土体外峰值拖曳力逐渐增大;在一定范围内孔隙率与最大贯入深度正相关,但孔隙率对峰值拖曳力的影响较小;随着拖曳速度的增加,峰值拖曳力提高幅度较大,但最大贯入深度变化不明显.此外,通过对比本文贯入深度模拟值与相关文献的试验值和理论计算值,验证了数值模型的准确性与可靠性.此研究结果可为海底电缆防护工程的设计和安全评估提供依据.

采用敷设船移锚法敷设10kV长江水底电缆

介绍安庆市新洲岛10kV过江电缆从始端经水域敷设到末端登陆的施工作业全过程,总结用敷设船移锚敷缆法进行水域电缆敷设的施工经验。

临危不惧 坚守救援——“东海救102”轮成功救助光缆区走锚船“NEW LUCKY3”轮纪实

2016年10月8日,强冷空气持续南下,长江口海域风大浪高,一艘香港籍货船＂NEW LUCKY3＂轮失控漂航,以3节的速度向海底光缆和花鸟山岛方向快速走锚,遇险船舶在风浪中随风飘摇,随时有船毁人亡的危险,18名船员生命危在旦夕。在这千钧一发的时刻,专业救助船舶＂东海救102＂轮火速出击,前往事发海域,成功实施人命和海底光缆的双重救助。

海底光缆锚害的有限元分析

船锚造成的海缆故障非常普遍,船锚的钩挂是造成海底光缆故障的主要原因,对海底光缆的锚害研究迫在眉睫。首先建立了船锚钩挂海缆的有限元模型,进行了船锚钩挂海缆的仿真,然后通过分析海缆受到船锚钩挂后的变形和应变,研究了海缆各组成部分抗船锚钩挂的能力、船锚损害海底光缆的机理以及海缆结构与抗船锚钩之间的关系,得出了相关的结论。

海底光电复合缆的落锚撞击试验与仿真研究

为了解决船锚损害海底电缆的问题,选取海底光电复合缆和不同质量的船锚,设计了一套落锚撞击海缆的试验装置。首先在潮间带的海滩砂土上进行现场撞击试验,得到不同冲击能量下海军锚撞击海缆的破坏规律;然后采用ABAQUS建立船锚-海缆-海床的冲击动力学有限元计算模型,得到了撞击过程中铠装层和光单元截面变形量的时程曲线,截面最终变形量与现场试验结果吻合。研究结果表明:船锚撞击复合缆时会产生撞击点局部凹陷和海底电缆的整体弯曲变形;局部凹陷对海底电缆造成了主要损伤,可根据铠装层的变形率来评估内部缆芯的损伤情况。研究方法和结果对研究海底光电复合缆的抗机械冲击性具有一定的指导意义和工程价值。

抛锚对海缆的撞击概率分析

船锚是威胁海缆的一大重要因素,为准确衡量船锚对海缆的威胁大小,提高海缆系统风险评估精准度,针对抛锚威胁的发生概率,提出了运用概率论中正态分布对其进行计算的方法,并给出了计算实例。

基于蒙特卡洛法的抛锚撞击海管概率分析

针对船舶抛锚撞击海底管道事故频发,撞击概率计算过程较复杂且适用范围有限的问题,对现有方法进行改进,基于蒙特卡洛方法建立抛锚统计试验模型,对某一条件下船舶抛锚对海底管道的撞击概率进行计算,结果表明:对现有方法进行改进或利用蒙特卡洛方法能较好地反映船舶抛锚对海底管道的撞击概率变化特性,可应用于危险区域的抛锚预警和海上禁锚区的设置。

走锚船漂流方向概率密度函数的研究

利用ＭＭＧ模型建立锚泊船的船舶运动方程，采用蒙特卡罗方法．对走锚船的漂流运动进行了大量的计算机模拟，进而对模拟数据进行统计分析，得出了走锚船漂流方向的概率密度函数．

砂质海床条件下海底电缆埋深研究

[目的]为了得到海底电缆在砂质海床条件下的安全埋深,确保海底电缆免受船锚威胁,给出了海砂海床条件下的船锚的安全埋深的建议。[方法]为了建议验证埋深的合理和安全性,依托于海南联网一回工程,通过对船锚在典型砂质海床中的拖锚全过程进行数值仿真,建立了典型霍尔锚部件的三维有限元模型,同时建立了基于有限元-光滑粒子流(FEM-SPH)的三维砂质海床土体数值模型。对拖锚全过程进行模拟,得到不同船锚在砂质海床中的拖拽曲线,并分析船锚质量以及砂质海床土体本构参数等因素对船锚贯入深度、船锚拖拽力的影响。[结果]仿真结果表明:不同土质的砂质海床条件下海缆埋深不宜小于0.35 m。[结论]利用研究成果,能为砂质海床条件下的海底电缆保护设计工作提供了理论依据和技术支撑,能够对砂质海床条件下海底电缆的埋设深度进行优化。

江清,月近人?

宿建德江〔唐〕孟浩然移舟泊烟渚,日暮客愁新。野旷天低树,江清月近人。夜色将晚,停船烟渚。诗人触景生情,新愁骤至。读完左边这首诗,除了体会到诗人内心满满的忧愁,不知同学们的脑海中有没有产生两个疑问?疑问1为什么船锚放在船上,船会随着水流漂走;而将船锚放在水里,小船就漂不走呢?相信同学们都坐过船,对这一现象并不陌生。可是其中的道理,恐怕很少有同学说得清。我们不妨从钓鱼说起。一个小小的鱼钩为什么能钓起几千克重甚至十几千克重的大鱼呢?