后挖沟深度对深海海底管道屈曲影响数值分析

鉴于海底管道的服役水深越来越深,主要采用犁式挖沟机对预铺设于海床之上的海底管道采取后挖沟的方式将海底管道埋设于海床之下,以保护其免受不必要的损伤。针对后挖沟深度H是海底挖沟机的重要设计参数,也是影响管道悬跨的重要因素的问题,对SMD(UK)犁式挖沟机展开参数优化,确保作业过程中悬跨段管道在外部静水压力作用下,海底管道不会发生屈曲破坏。采用ABAQUS软件,分别建立了作业前和作业中两种工况下的悬跨模型,分析机械手对接触部分管道的损伤,结果显示,作业中的机械手对悬跨管道的损伤更大;同时,建立了作业中不同管径下,后挖沟深度对管道损伤的安全裕量关系曲线。进一步,结合作业中不同挖沟深度下的管跨段屈曲数值模型,对处于外部静水压力作用下的悬跨管的屈曲失效展开分析,结果显示,随着后挖沟深度的加大,不同管径下的悬跨段管道局部出现塑性压溃的临界压力值不断降低;管道外径的增大,降低了同一后挖沟深度下发生屈曲失效的压力值。最后,在后挖沟深度与外部静水压力组成的区域内,建立屈曲失效临界关系曲线,并划分出工作区和压溃区,为深海管道后挖沟埋管的施工提供工程参考。

犁式挖沟机后挖沟埋管对海底管道屈曲压溃压力影响分析

为了研究犁式挖沟机后挖沟埋管中各参数对悬跨段海底管道屈曲压溃压力的影响,采用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发,以准静态的方式模拟悬跨段各参数对压溃压力的影响。分析结果显示,犁式挖沟机后挖沟埋管会导致悬跨段管道截面椭圆化。随着作业水深的不断增加,悬跨段托管架处管道局部由弹性变形进入塑性变形区,继而发生屈曲压溃现象。后挖沟深度和管道外径对临界压溃压力的影响较大,其他参数如距海床高度ΔH和等效重力g'的影响有限。建立了后挖沟埋管的海底管道屈曲压溃临界曲线,可为犁式挖沟机后挖沟埋管施工作业提供工程参考。

国外海底犁式开沟机技术进展

总结了国外海底犁式开沟机技术进展,海底犁式开沟机可分为"V"型开沟犁和矩形开沟犁两种,"V"型开沟犁开沟截面面积较大,沟槽截面形状为V型,适合与海底管道埋设,其回填方式有专门回填犁回填和回填模块回填两种。矩形开沟犁开沟面积较小,截面狭长且为矩形,多适用于海底电缆埋设。其土壤排出方式有垂向排土和侧向挤压排土两种,沟槽靠重力自动回填。犁式开沟机开沟速度快,造价相对较低,目前正在朝大型化、模块化发展。开沟犁的关键技术包括犁式开沟机的开沟阻力减小方法以及在崎岖海底地形上开沟时的开沟深度稳定性等,这也是目前研究的重点。对国外犁式开沟机技术的总结,对开沟犁设计和海上施工作业有一定指导意义。

铺缆船用电缆埋设犁整机拖曳力学分析

铺缆船用电缆埋设犁是用于海底电缆铺设的专用装备。在铺缆船拖绳提供的拖曳力作用下,电缆埋设犁在海底实现边挖沟边铺设电缆。电缆埋设犁在工作过程中,受力情况非常复杂。为了保持电缆埋设犁行进过程中能有效挖掘海底土壤和稳定性,需要对埋设犁工作过程中的整机受力情况及铺缆船的拖绳受力情况进行综合分析与研究。该文以某型深水埋设犁挖掘工况为实例,从埋设犁整机受力情况入手,对埋设犁整机受力和铺缆船拖曳力相互关系及影响进行分析,为合理选用拖绳和确定参数,更好地保证电缆埋设犁顺利进行水下挖沟铺缆作业提供理论依据。