用于海洋系泊链的Offshore维护多功能一体机

海上平台（Offshore platform）是在海上进行钻井、采油、集运、观测、导航、施工等活动提供生产和生活设施的构筑物。在深海，工程船、海上平台和FPSO是勘探和开采海上资源的主要工具，除了技术先进的超深水动力的定位外，其他海洋工程设备的定位主要依靠系泊链的系泊系统，但大部分的锚泊系统和桩腿都需要人工检查和维护，危险程度高，需要大量的时间和精力，且效率低下。设计出一种针对于海上平台海洋锚泊系统及桩腿的清洁、喷丸、抛光、探伤等功能集一体的机器，主要结构分为超声波探测仪、空化射流机械总成、抛光刷漆一体机、八边形框架结构、海上控制平台。该机操作简单、效率高，可以完全覆盖系泊链的4个部分，并代替人工进行作业，避免各种危害的发生。     

大型起重船系泊系统时域分析

起重船因其结构的特殊性以及作业工况的复杂性，对其在施工作业和安全方面产生不利的影响。多点锚泊定位系统在控制船位保证起重船正常工作方面起到了非常关键的作用，故有必要对起重船的系泊展开专门研究。基于1 500 t回转式起重船采用Workbench/AQWA来计算不同工况、不同水深、不同浪向角下系泊缆的张力、卧链长度以及船体运动响应。结果表明，起重船运动响应满足设计要求，系泊系统具有良好定位能力；在尾吊、侧吊、暴风自存3种不同工况、不同水深条件下，优先考虑系泊缆3以减少设计计算中的工作量；起重船随着水深的增加，横荡、横摇变化最为明显，发生在90°浪向。该研究有助于设计者和船上工作人员预测船体运动，为系泊缆的进一步深入研究奠定基础。     

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。     

50m水深处不同系泊形式浮式风力机的系泊系统分析

针对50m水深处浮式风力机系泊的安全性与经济性问题，基于中国南海北部某海域海况，通过叶素动量理论、势流理论、莫里森公式和有限元理论分别计算风力机风载荷、平台波浪载荷和系泊载荷，建立了50m水深处风力机-平台-系泊的耦合数值模型，并对比分析钢链、钢缆和聚酯缆系泊材料，及其与重块和浮筒在不同组合方式下系泊系统的性能和经济性。结果表明，在系泊线上合理地配置重块和浮筒在可以有效优化系泊张力响应极值；在满足系统性能的基础上，采用钢缆与重块组合或者聚酯缆与浮筒组合的系泊形式，在50m水深海域使风力机具有较好的适用性。采用钢缆或者聚酯缆作为系泊线主体的系泊形式，能够显著提高浮式风力机系泊系统的经济性。     

系泊失效后漂浮式风力机平台动态响应研究

深海漂浮式风力机平台稳定性是保证系统安全运行的基础，其系泊在风、浪及海流等动态载荷周期性作用下引发蠕变后会加速腐蚀，从而导致系泊失效。为了研究系泊失效后风力机所受载荷对平台动态响应的影响，参考Barge平台的NREL 5 MW风力机建立了漂浮式风力机整机模型，通过对AQWA的二次开发实现了与FAST间的实时数据交换，开展了漂浮式风力机的风波耦合数值仿真。结论表明：系泊失效后漂浮式风力机平台响应增大、风力机的结构安全性降低。其中，迎风侧系泊失效对平台影响最为明显，尤其是横荡和艏摇方向受到的影响更大，失效后的最大响应幅值分别为失效前的6.3倍和9.7倍。     

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。     

大型舰船岸基恒张力系泊装置的理论计算及系统设计

为了解决大型舰船驻泊时系泊缆绳瞬时张力过大而发生断裂的问题，提出一种岸基恒张力系泊装置，采用容积变化式的恒张力液压控制原理，主要内容包括设计要求及工作原理、理论计算及关键元器件选型、机械结构设计、液压系统设计、系统仿真。分析结果表明：此系泊装置在不改变现有系泊设施和缆绳的情况下，可以将系泊缆绳张力控制在一个相对固定的范围内，从而可以确保缆绳不发生断裂，并且可单独安装，需要的能量很少，经济实用。     

深吃水圆筒型核能平台水动力特性与运动响应性能

深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近，主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点，针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开计算研究。采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法模拟平台横摇和垂荡自由衰减，并基于二次阻尼模型计算相应阻尼因数；基于势流理论计算平台响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和固有周期，并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行分析评估。结果表明：深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均长于常见波浪周期；平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响，低频特性明显；垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大，垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好，适应南海海况，所得结果可为工程应用提供相关参考。     

考虑潮汐影响下浅水浮式风电结构动力响应研究

以OC4-DeepCWind半潜式风电机组基础和NREL的5 MW风电机组为研究对象，考虑浅水环境条件和潮汐影响，进行浮体水动力分析和系泊布置方案设计，对风电机组-浮体-系泊耦合系统进行整体动力响应分析。研究结果表明，在浅水条件下，浮体水动力特性和系泊回复刚度受水深影响显著，且在水深与结构的吃水比过小时，结构物与海底之间相对流速增大也会对结构物的安全性能产生不利影响，在结构设计阶段需特别考虑。     

Spar型漂浮式风力机断缆影响及运动稳定性研究

为探究系泊断裂对漂浮式风力机造成的影响，建立基于Spar平台的漂浮式风力机多刚体动力学模型，研究在正常运行工况以及风浪存在不同夹角工况下系泊断裂对其动力响应的影响，通过考虑漂浮式风力机断缆前后的运动稳定域探讨两种风电场布置的可行性。结果表明：漂浮式风力机的纵荡与横荡运动受系泊断裂的影响较大，且位于荷载方向两侧的系泊相比其他系泊在发生断裂后对风力机运动响应的影响更大；对于风浪夹角工况，30°以下的风浪夹角不会增大系泊断裂给漂浮式风力机带来的不利影响；对于采用共享锚链锚固点的风电场布置而言，星形布置方式存在相邻风力机碰撞的风险，宜采用安全距离较大的六边形布置。