浮体进水状态下半潜式平台总体强度分析

半潜式平台除了承受设备产生的工作载荷及环境载荷外,还受到偶然性载荷的作用,从而可能发生破舱进水而产生大倾斜。本文基于随机性设计波法对浮体破损后的半潜式平台进行总体强度分析,研究平台在大倾斜危险状态下对应的波浪参数、控制平台强度的波浪载荷工况及各主体构件应力的变化情况。结果表明,浮体进水前后平台在部分危险波浪载荷工况下的设计波参数差异较大,但控制平台整体结构强度的关键波浪载荷工况相同,破损平台结构总体应力水平较完整平台明显偏高。本文研究成果可为浮体进水后半潜式平台的总体强度分析和后续安全措施制定提供参考。     

多锚链系泊浮体的稳定性评估

基于单根锚链的悬链线方程.建立整体作用下的叠加型多锚链系泊浮体的准静态控制方程,给出了一定环境载荷作用下,多锚链浮体的漂移量与水平系泊力间的关系。计算结果对海上防撞设施的设计提供理论参考。     

海洋工程中多浮体系统的水动力研究综述

随着深海油气开发和海洋大型装备的发展,多浮体系统越来越多地被使用。这些系统在波浪中存在着较为复杂的水动力干扰现象,在某些局部波浪会发生放大或遮蔽,从而使得其浮体间相对运动和受力的预报变得十分困难,因此对该问题的研究变得十分必要。该文对目前海洋工程中较为常见的多浮体系统进行了介绍,并就国内外在多浮体系统的水动力方面的研究进行了系统的阐述,包括水动力干扰理论研究、数值模拟研究以及模型试验研究等方面,最后对该课题未来的研究方向提出建议。     

基于Sesam仿真的原油转驳船主机基座强度校核

为保证主机基座满足原油转驳船(Crude Transfer Vessel, CTV)正常工作时的强度要求,建立CTV主机基座的三维仿真模型。采用Sesam软件在多种载荷施加状态下对主机基座的应力分布和自振性进行分析和校核。结果表明,主机基座区域应力最大值为237 MPa,低于最大许用应力284 MPa。当主机正常工作时,基座各节点振动位移不超过3 mm,且固有频率处于危险共振频率区间外,不会产生有害振动。主机基座结构强度符合CTV船体技术要求。     

超深水钻井系统隔水管波致疲劳研究

钻井隔水管是深水油气田开发的关键装备,钻井系统浮体运动与波浪载荷可能导致隔水管的疲劳失效。在超深水环境下,浮体与细长结构之间的交互作用十分显著,而基于常规解耦方法预测得到的隔水管波致疲劳状况是不准确的,因此,建立了超深水环境下的系泊钻井系统有限元模型。基于耦合系统分析方法,对隔水管疲劳特性进行的研究表明,由低频浮体运动导致的低频疲劳是引起隔水管疲劳失效的重要因素,同时受浮体与细长结构之间耦合效应的影响也比较显著。因此,精确预测浮体运动是分析隔水管波致疲劳的关键,推荐采用耦合系统分析方法。     

LNG运输船旁靠FLNG卸载作业时的水动力性能试验

针对LNG(液化天然气)运输船旁靠FLNG(浮式液化天然气生产储存装置)进行卸载作业时两船间存在复杂的水动力响应问题开展了水池模型试验,研究了不同载况下FLNG、LNG运输船的运动响应与相对运动特性以及旁靠定位系统连接缆与防碰垫的受力情况,并分析了斜浪对两船相对运动、旁靠定位系统连接缆与防碰垫的受力和系泊定位系统锚链受力的影响。结果表明:两船的艏摇一致性较好;横荡和纵荡存在较明显的相对运动,相对横荡运动波频运动特性明显,相对纵荡运动低频运动特性明显且幅值更大;风和波浪的夹角变化对于两船相对运动和旁靠系统所承受载荷有一定的影响,而且斜浪工况下两船相对运动和承受载荷都更加明显。这些研究结论可为LNG运输船旁靠FLNG卸载作业以及未来FLNG的设计提供参考。     

基于AQWA的FPSO串靠提油作业中的拖轮适用性评估

FPSO原油串靠外输的过程中,提油轮与FPSO相对位置的保持是其安全作业的首要条件,一般由提油轮尾部的拖轮协助完成定位,因此拖轮拖力的大小成为提油安全作业的基础。目前,拖轮选配仅凭经验,缺乏理论依据。因此,通过对风、浪、流等环境载荷作用的数值计算,求出所需配备拖轮的拖力大小。建立系统力学平衡方程,对提油轮和FPSO进行几何建模,利用AQWA求出波浪力,根据经验公式计算风力和流力,最后得到允许作业环境条件下所需拖轮拖力的分布曲线。计算结果一方面可为拖轮能否安全作业提供评估依据,另一方面可为安全作业选配拖轮提供理论依据。     

弹性超大型浮体系泊动力响应特性

为深入了解浮体弹性对系泊张力的影响,基于有限元思想和集中质量法对浮体的系泊系统进行耦合分析,研究弹性浮体的运动响应和系泊缆张力,编制相关程序,将所得结果与相关试验结果进行对比,验证数值方法的准确性。以某弹性超大型浮体为例,建立相关数学模型,在规则波中计算得到不同浮体弹性模量和不同波浪频率下8根系泊缆的最大张力。研究表明：在波浪频率达到共振频率之前,最大系泊张力随着波浪频率和浮体弹性模量的增大而增大;在波浪频率超过共振频率之后,最大系泊张力随着波浪频率和浮体弹性模量的增加而减小。     

渤海单点系泊装置设计环境工况研究

环境工况决定了单点系泊装置系泊力的大小,进而影响到系泊装置的规模。文章介绍了渤海海域单点系泊装置设计过程中需要考虑的自存、操作、外输三种工作工况,将环境载荷分为风、波浪、海流和风、海冰、海流两类组合方法,进行了单点系泊系统的设计环境工况分析,对今后类似单点系泊装置的设计具有参考意义。     

自升式风电安装平台半浮态作业安全性评估

为解决目前在规划风场海域作业的自升式海上风电安装平台不能满足现有的海上风机设备安装的问题,提出一种自升式风电安装平台半浮态作业方案.采用Sesam的Wadam模块进行波浪载荷预报,计算得到不同吃水下的波浪载荷.分析风力方向为90°(横风)时,不同吃水下的风电安装平台的风载荷和流载荷.在此基础上,建立整船有限元模型,采用...     

不同环境方向组合对半潜式平台动力定位能力的影响

针对不同环境方向组合对半潜式平台动力定位能力影响开展研究。通过不同环境方向组合,计算指定海况条件下推进器利用率曲线,获取最大和最小推进器利用率。对比计算结果发现,风浪流同向作用时不是动力定位最恶劣工况,当风、流与波浪有一定夹角时所受的环境载荷更大,推进器利用率更高。在实际平台操作过程中当风浪流不同向时,尤其是环境条件恶劣时需要及时调整平台艏向,保证平台运行安全。     

J-Lay型深水铺管船作业数值分析

以3 000 m J-Lay型深水铺管船作业为研究对象，建立全耦合数值分析模型。通过准静态分析研究立管敏感性参数变化规律，确定铺管作业时最优立管顶端倾角。考虑剖面流、风和波浪综合作用，对不同工况下铺管作业过程进行数值模拟，对铺管作业过程中立管受力特征、顶端固定点运动状态进行预报和研究。研究表明，立管顶端倾斜角度改变对立管最大弯矩有显著影响，顶端倾角范围宜在80°~85°。在风浪流综合作用下，由于横摇与纵摇运动的耦合作用，横浪和尾斜浪向立管顶端最大弯矩显著增大，在作业过程中应引起关注。     

基于CAESAR II的FPSO货油卸载系统管道应力分析

基于管道应力分析软件CAESAR II,以某FPSO项目为例,研究甲板货油卸载系统的分析方法。详细介绍风载、船体加速度、中垂中拱、爆炸阻力载荷等基本工况对管道应力的影响及载荷的计算,分析组合工况法和独立载荷法两种工况设置方法的区别,并根据FPSO在设计操作工况、设计极端工况、爆炸工况的实际运行状态及受载情况,利用组合工况法编制对应的分析工况,进行静力分析和疲劳分析,使管道系统始终处于安全运行状态,为FPSO船体管道的应力分析提供参考。     

海上浮式风机码头系泊方案及系统动力响应

研究浮式风机整机码头系泊方案及环境载荷作用下的动力响应。考虑钢缆-尼龙缆复合缆、非线性护舷,设计高位系泊和低位系泊两种浮式风机的码头系泊方案。考虑风浪流环境载荷,计算浮式风机整机码头系泊的动力响应,分析系泊方式、浪向、谱峰周期等参数对浮式风机运动、机舱加速度、缆绳张力等的影响。结果表明：针对给定的环境参数,浮式风机各自由度运动极值都不大,在90°浪向下浮式风机的运动最明显;高位系泊比低位系泊更安全,在施工允许的情况下,采用较高的系泊位置是有利的。所作研究为浮式风机系统码头系泊方案提供参考。     

浮式风电装备动态响应敏感性参数分析

为研究各参数对浮式风电装备动态响应的影响程度,寻找响应变化规律和设计优化方向,根据海装6.2 MW浮式风电装备参数进行一体化仿真。结合规范要求、设计经验和环境条件特点,针对不同环境条件的重现期、风谱类型、波浪谱类型、极端阵风周期进行参数敏感性分析,得到浮式风电装备不同部分动态响应结果。结果表明：不同环境条件的重现期和组合方式对运动响应和锚链张力影响十分明显,对机组载荷的影响则与机组所处状态相关;风谱类型主要影响机组载荷,对平台运动和锚链张力影响不大,考虑空间相干性的湍流风谱结果最危险;波浪谱类型对运动幅值和锚链张力极值影响较大,在发电工况下对机组载荷的影响较小,但在空转工况下对机组载荷的影响较大;阵风周期对运动响应、塔筒载荷、机舱加速度影响相对明显,但对轮毂载荷、锚链张力影响不大。     

6 MW新型浅水浮式风力机概念设计和运动响应分析

为使浮式风力机向浅海水域拓展,结合Spar与Semi平台的特点,提出适用于南海浅水水域的新概念浮式风力机平台。运用NREL_FAST软件建立浮式风力机系统气动-水动-锚链-弹性-伺服耦合的非线性动力学分析模型,采用叶素-动量理论计算气动载荷,采用势流理论和莫里森黏性阻尼修正方法计算水动力载荷,采用三维有限元法计算锚链系统载荷,在风、浪、流环境载荷作用下研究不同风浪夹角下新概念浮式风力机运动响应性能。结果表明：6 MW新概念浮式风力机在南海50 m水深水域中支撑6 MW风力机运动响应良好;浪向角改变对纵荡运动影响较大,对纵摇、艏摇和垂荡运动运动有一定影响。新概念浮式风力机在南海50 m设计海域运动性能良好。     

复杂海况下系泊系统-起重船-吊物耦合运动响应模拟分析

针对起重船海上作业过程中的船体、吊物与系泊缆耦合作用,开展数值仿真。基于动力学基本原理、势流理论和细长杆理论,编写系泊系统-起重船-吊物耦合运动分析程序。以蓝鲸号起重船为研究对象,重点关注风、浪、流环境组合作用下起重船、吊物和系泊缆的运动和动力学行为。结果验证了多系统耦合的起重船计算模型的合理性,获取有关运动响应受环境载荷影响的相关认知,可有效指导海上吊装作业。     

渤海海域大型平台组块浮托安装的环境与运动监测实践

以重约12 500 t的海洋平台上部组块为例，对冬季渤海海域应用浮托安装法进行平台海上安装过程中的风、浪、流和潮等环境条件和驳船运动等进行监测和较详细的结果分析。结果表明，现场环境因素和驳船运动等满足设计要求，监测结果为指挥人员高效地获取现场实时数据提供支持，并给出适合作业时间窗口期及指导现场作业安全有效进行。可为今后同类工程施工提供参考，使大型平台浮托安装得到更安全有效的实施。     

J形铺设过程管道动态分析与研究

在考虑管土相互作用的基础上,以16 000 t半潜式起重铺管船为例,建立了耦合船体运动和环境载荷的有限元分析模型,研究了不同周期、波高和流速对管道动态受力特性的影响。研究结果表明,波高和海流速度越大,管道的应力、应变值也越大;波浪周期主要影响船体运动,与船体的固有频率相关;浪流不同入射角都会引起管道形态发生比较大的改变,入射角度越小,管道的应力、应变值也相应减小。通过研究拟合出了不同作业工况下的铺管动力系数,为16 000 t半潜式起重铺管船在南海作业提供了相应的理论指导。