深水半潜平台悬链线式系泊系统耦合动力分析

探讨悬链线式系泊系统的基本特性,分析系泊缆直径、长度和预张力角度对系泊缆动力特性的影响,初步计算分析了1500m水深时较为经济的悬链线式系泊系统,结果表明改变系泊缆布置角度和系泊缆数目可以在一定程度上改善系统的运动响应和动力效应,但是深水悬链线式系泊系统经济性和平台作业能力等问题仍需研究。     

系泊参数对油气资源开发保障平台系泊性能的影响

基于时域非线性耦合分析方法,改变平台系泊系统的系泊参数,计算平台运动响应和系泊缆张力响应,以平台最大偏移量和系泊缆张力安全因数为优选对象,研究系泊参数的变化对系泊性能的影响。结果表明:系泊缆截面水动力系数和系泊缆的组内角对平台系泊系统的响应影响并不显著;系泊性能对系泊缆数量的变化非常敏感,在合理范围内增加系泊缆的根数使系泊缆的最大张力迅速减小,平台的最大位移也随之减小;合理选取系泊缆材料分布、系泊缆总长度、系泊缆组间角等可大幅改善平台的系泊性能。     

系泊缆破断对半潜式平台水动力性能影响的试验研究

系泊缆破断是浮式平台系泊系统设计的关键因素。本文针对系泊缆破断对半潜式平台水动力性能影响的问题,对一半潜式平台开展模型试验,研究在极端海况下,平台在系泊系统完整与系泊系统破断工况下的系泊缆载荷,以及平台运动和波浪爬升响应差异。试验结果显示,系泊缆破断会造成邻近系泊缆张力均值增加;平台发生大范围水平偏移;在0°载荷方向下,平台纵摇固有频率会发生偏移;在90°载荷方向下,平台迎浪侧波浪爬升高度发生明显变化。研究结果可为半潜式平台的设计与验证提供参考,从而保障平台安全。     

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。     

适应南海海况的FPSO系泊系统设计与运动响应

为保障一艘多点系泊浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）在南海恶劣海况下的安全作业,设计外转塔式系泊系统,并对船体线型进行优化分析。基于三维势流理论,应用Wadam软件建立水动力计算模型,研究不同船型方案下的FPSO频域水动力性能,最终确定优选船型。通过时域耦合动力分析方法研究FPSO系泊船体在风、浪、流作用下的运动响应特性,对比船型优化前后的运动响应和系泊缆张力结果。计算结果表明,减小艉柱倾角、增大艏柱倾角能在一定程度上降低该型FPSO在南海的纵摇和垂荡运动响应,系泊系统设计满足船级社规范要求。     

6 MW单柱型浮式风力机系泊链预张力对运动响应特性的影响

以6 MW海上单柱浮式风力机为研究对象,运用时域耦合分析方法探讨系泊链水平预张力对浮式风力机系统整体运动响应特性的影响。数值研究结果表明:增加系泊链水平预张力能有效改善浮式风力机的纵荡和垂荡运动,对浮式风力机纵摇和横摇运动的影响有限。根据系泊链预张力对浮式风力机整体运动的影响特性优化系泊系统,优化后的浮式风力机具备良好的总体运动响应,该系泊系统能保证浮式风力机的安全。所得结论对浮式风力机系泊系统设计具备一定参考意义。     

浮式风机浅水系泊松弛-张紧特性

以10 MW浮式风机的系泊系统为研究对象,分析不同工况、不同系泊参数下系泊缆张力和风机运动响应变化规律,探讨系泊缆松弛-张紧现象产生的原因,分析不同系泊参数对系泊缆极限张力的影响。结果表明：提高导缆孔高度、在系泊缆上增加质量块和浮筒均可有效消除系泊缆松弛状态,减小系泊极限张力,保证系泊安全。     

大丰项目海上升压站导管架滑移装船驳船系泊分析

大丰海上风电升压站项目导管架滑移装船时,驳船受到风力、流力及海浪综合作用,且导管架到达甲板预定位置后驳船受风、浪、流影响最大,故需对此时驳船系泊情况进行分析。利用ANSYS软件建立驳船多点系泊三维模型,输入风、浪、流数据参数,采用面元积分法在AQWA-LINE模块中对船体进行频域分析,得到RAO、一阶波浪力和二阶波浪力等水动力基本参数,然后在AQWA-DRIFT模块中对驳船靠泊的系泊系统进行时域分析,求解系泊缆张力及驳船漂移量,对系泊缆强度的安全性进行规范校核,确保装船过程中系泊强度。     

动力定位失效模式下FPSO-CALM系泊系统的动力学特性响应研究

动力定位FPSO侧推器失效后会对CALM系泊系统造成影响,需要对这种影响进行预测与评估。采用凝集质量法将系泊缆索离散为凝集质量模型并计算系泊缆的系泊张力,运用PID控制系统对船舶的侧推器进行推力分配,在波谱为JONSWAP的波浪作用下,研究FPSO的动力定位系统失效对CALM浮标水平三自由度运动的影响,以及对系泊缆、系船缆及输油软管有效张力的影响。结果表明:在JONSWAP波的作用下,动力定位系统的失效使得船舶水平三自由度的运动幅度高于CALM浮筒,并且输油软管会产生比系船缆更大的突变张力;失效后处于稳定阶段时,系船缆能够承担更多的有效张力分量;值得注意的是,在侧推器失效后系泊系统中的突变张力无法有效分散到每根系泊缆绳上。     

深水半潜式平台系泊系统时域研究

基于三维势流理论,运用时域动力耦合分析方法,对一座半潜平台系泊系统进行时域分析。模拟计算了不规则波中半潜平台的一阶波频运动、二阶慢漂运动以及系泊缆张力响应,并给出相关历时曲线数据。计算显示,系泊缆张力与半潜平台水平运动联系紧密,在水平自由度内,平台二阶慢漂运动的运动幅度要大于一阶波频运动幅度,对于半潜平台系泊系统模拟,二阶慢漂运动是影响锚泊系统的主要因素。     

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。     

考虑多场耦合的碰撞载荷下半潜式风机动力响应

以DeepCwind浮式风机为研究对象,确定典型碰撞事故场景,提出一种风-浪-系泊耦合场景下船舶-浮式风机碰撞动态响应数值分析方法。基于FAST程序获得不同海况下半潜式风机的气动推力、水动力参数和系泊张力,再利用LS-DYNA中的Subroutine Loadud子程序完成加载以实时更新计算水动力载荷,同时考虑系泊载荷和气动载荷的耦合作用。在此基础上,基于LS-DYNA软件开展多场耦合的碰撞载荷作用下浮式风机动力响应研究,分析船舶撞击对浮式风机动力响应的影响。结果显示：撞击船的动能大部分转化为浮式风机的动能,风机浮筒所产生的应力应变主要分布于浮筒的撞击区域,且浮筒的结构应力呈现先增大后减小的趋势。     

考虑水动力干扰的浮式起重船动态响应

基于三维势流理论，考虑运输船舶对起重船的水动力干扰作用，建立双浮体系统中起重船-吊物的时域耦合分析模型，研究4种系泊方案下起重船与吊物的运动响应，结合系泊缆张力的动态响应，对比分析系泊系统对起重船和吊物的影响。结果表明：起重船与吊物的运动响应具有同步性；当运输船旁靠起重船时，起重船和吊物的运动响应较小，可有效地降低运输船对起重船的水动力干扰。     

浸没式外输浮筒的动力响应影响

针对南海边际油田开发实际项目中概念设计的浸没式外输浮筒开展水动力响应分析和时域耦合分析,研究不同阻尼比、浮筒不同几何形状对浸没式外输浮筒水动力性能和时域运动响应以及系泊线张力的影响。结果表明：阻尼越大、浸没式浮筒几何形状越细长,浮筒的时域运动响应和锚链张力越小;几何形状对浮筒频域、时域运动响应的影响趋势不同。     

浮式风机共享锚点系泊系统动力响应分析与成本评估

为提高海上浮式风机(Floating Offshore Wind Turbine, FOWT)的系泊效率和经济效益,以NREL 5 MW海上浮式发电机组OC3 Hywind系泊系统为研究目标,研究一种新型多系泊线共享锚点的系泊设计方式,即风电场中多个相邻风机共享锚点,将多线锚净力定义为作用在该锚上的系泊线张力的矢量和,并在SIMA RIFLEX软件中进行时域响应模拟,对多线共享锚点系泊系统进行动力响应分析和成本评估。结果表明：对于大规模海上风电场,采用3线和4线共享锚点的设计可使所需锚点的数量分别降低66.7%和75.0%;与传统的单线锚系泊相比,3线和4线共享锚点的设计均使多线锚载荷减小;对于风机数量为100个的大规模风电场而言,采用3线和4线共享锚点的设计可使风电场中锚的总成本分别降低55.94%和63.49%。该研究可为共享系泊设计在海上风电场中的应用提供参考。     

波流联合作用下海上输油漂浮软管动力响应分析

海上输油漂浮软管是浮筒和油轮的连接通道,其在波流联合作用下的动力响应直接影响漂浮软管管组的安全.以某海域现役漂浮软管管组为研究对象,利用OrcaFlex软件建立由首管、主管和尾管组成的漂浮软管管组有限元模型,同时考虑法兰力学特性,分析不同波浪及海流参数下管组上各点的最大轴向拉力、最大弯矩和最大曲率值的变化规律,研究各参...     

基于气动-水动-结构耦合模型的半潜风机动力响应分析

针对我国海洋环境条件,提出一种新型半潜式浮式基础,用于支撑5 MW海上风机。针对该新型浮式风机系统,采用叶素动量理论计算风轮所受气动载荷,采用三维势流理论计算基础水动力性能,分别采用杆单元和梁单元模型,基于有限元方法计算柔性体的动力响应。建立气动-水动-结构耦合的动力学分析模型,针对切入、额定和切出海况,在时域内计算风机的动力响应特性。计算结果表明：在不同作业海况下,新型半潜浮式风机基础运动性能良好,且系泊缆张力满足安全要求;风机叶片在风轮旋转平面外的变形显著大于风轮平面内的变形,且在额定海况下变形更大。     

基于三维势流理论的浮托驳船安装设计

在三维势流理论的基础上通过边界条件和控制方程分析流体入射势、辐射势、绕射势等3种速度势,引入悬链线法和集中质量法建立关于浮托安装进船、浮托安装退船、驳船就位停泊等3个阶段的驳船船缆耦合运动模型。当波浪方向为270°时停泊就位阶段最大系泊缆张力达176.67 t,对应的系泊缆为左舷艉部,此时安全因数最小（2.16）,系泊缆设计张力为185.20 t。在进船阶段艉部系泊缆张力在3个阶段依次减小,舯部和艏部系泊缆张力在3个阶段依次增大。集中质量法求得的和MOSES软件得到的进船和退船系泊缆张力误差分别为2.3%和5.6%。研究设计的浮托驳船安装系泊运动计算模型适用于不同工况下的系泊缆张力。