基于AQWA的半潜式深水钻井平台运动响应与锚泊系统张力响应分析

根据南海海域海洋981半潜式深水钻井平台的实际工况,分析了该钻井平台与锚泊系统的风、浪、流等环境载荷;以海洋石油981半潜式深水钻井平台作为锚泊定位系统研究的对象,应用AQWA进行模拟仿真,建立了平台的三维模型,并分析了钻井装置在波浪载荷作用下的运动响应;鉴于该深水钻井装置采用12点对称布锚方式被固定在海平面上,通过改变顶部预张力倾角,分析在不同环境载荷下,顶部预张力倾角对锚泊系统的张力响应和钻井装置运动响应的影响。     

新型分离式张力腿平台概念设计

通过对张力腿平台型式、特点及发展历程的分析,提出张力腿平台型式创新及性能优化应遵循主体集中布置、延伸式系泊、最小水线面等趋势,进而提出了新型的张力腿平台概念。该新型平台主体在垂向自平衡与系泊系统分离,且具有最小化的水线面和延伸式系泊等特性。最小化的水线面的概念可以最大限度减小平台在水线面处所受环境载荷。主体垂向分离且自平衡的概念可以同时保证平台的静水回复刚度,并解除平台纵、横荡与垂荡的耦合效应,减小张力腿的“疲劳效应”。主体垂向可以在底部附加垂荡板以控制垂荡。延伸式系泊可以增加平台在纵、横摇方向上的刚度。之后本文又给出了此种平台概念设计的具体流程和要点,并概念设计了一座新型平台。     

波浪作用下串联浮筒对船型网箱锚泊系统的受力影响分析

船型网箱是一种新型抗风浪深水网箱, 其采用船形结构以及单点系泊方式, 合理的锚泊系统设计是保证船型网箱安全可靠的关键. 依据Stokes二阶波浪理论和Morison方法, 采用数值方法分析了锚泊系统串联浮筒对船型网箱水动力特性的影响以及不同波况作用下浮筒位置、大小对锚绳力的影响, 并进行了物理模型实验验证. 结果表明, 船型网箱最大锚绳力随着波高的增大而增大, 随周期变化不明显; 串联浮筒增加了浮架纵向位移, 使得浮架相对水质点速度减小, 从而减小了浮架所受最大波流力以及锚绳力; 最大锚绳力随着浮筒直径增加先减小后增大, 随着浮筒位置远离浮架连接点而减小.     

系泊海洋平台周期运动倍周期分岔的胞映射分析

应用胞映射方法研究了系泊海洋生产平台的周期运动及其倍周期分岔。系泊运动的数学模型是一个具有指数回复力特性的非线性强迫振子 ,以波浪作用力为外激励。将波浪激励周期作为分岔控制参数 ,研究了周期系泊运动的倍周期分岔。胞映射方法用于寻找系统的稳定吸引子并确定其吸引域。时间历程、相图、功率谱和Poincar啨映射用于确定吸引子的具体类型芯糠⑾?,分岔参数处于不同的区域时 ,系统存在着相异的倍周期分岔特性。观察到了倍周期分岔的产生和突然消失 ,也找到了一个趋于吸引子的倍周期分岔序列。根据吸引域的胞映射分析结果解释了上述不同的倍周期分岔特征。发现其原因在于倍周期序列中的每个吸引子是否具有全局吸引性。     

Snap Loads in Mooring Lines During Large Three-Dimensional Motions of a Cylinder

The nonlinear dynamic response of a moored, rigid, horizontalcylinder is considered. Use of the structure as a breakwater or a waveenergy device is envisaged. Inertial and nonlinear damping effects ofthe external fluid are not included, i.e., a dry analysis is carriedout. The four mooring lines are modeled as massless springs which onlyresist tension. The six coupled equations of motion of the cylinder arederived and solved numerically. Linear free vibrations are treatedfirst, followed by the nonlinear three-dimensional response to harmonicforces simulating the action of waves. Normal, longitudinal, and obliqueforces are considered, and time histories of the displacements andmooring line tensions are computed. Snap loads tend to occur in thelines when they are alternately slack and taut. The effects of theforcing direction, amplitude, and frequency are investigated. Chaoticmotions are observed in some cases, and the structure collapses forsufficiently large forcing amplitudes.     

葛洲坝浮门系泊装置改造方案研究及优化设计

三峡电站建成运行后，葛洲坝坝前水位涨落幅度达7．5m，致使原有葛洲坝船闸浮门固定系缆装置无法使用，需改建为浮式系泊装置．为满足施工过程中不影响航运的要求，以确保结构安全、降低投资成本、减小施工风险、缩短施工周期为目标函数，经方案优化后，文章提出了以围护结构、模板结构、功能结构与受力结构四合一的钢简体系；经过有限元数值计算方法对该结构进行力学分析，为设计提供了可靠依据，结果表明，该方案安全可靠、施工简便、成本低廉，并在实践中得已验证，可为同类工程提供有益的借鉴．     

超期服务浮式平台锚链疲劳寿命安全评估

基于线性累积损伤Miner理论,根据波频和低频波浪力引起的锚链张力统计幅值及锚链损伤后的破断张力,对某超期服务的半潜浮式平台锚链系统的疲劳寿命进行安全评估.研究结果表明：二阶慢漂是引起浮式平台锚链系统疲劳累积损伤的主要因素;锚链损伤后的破断张力对锚链疲劳安全寿命影响较大.文中提出的锚链疲劳寿命的评估方法同样适用于其他超期服务浮式平台锚链的疲劳安全评估.     

波浪作用下船舶系缆力的计算方法

基于波浪作用下船舶系缆力的试验资料,分析了船舶特性、波浪参数对系泊船舶波浪力的影响规律,提出了作用于船舶上的波浪总力计算公式．参照《港口工程荷栽规范》（JTJ215—98）由风和水流产生的船舶系缆力的计算方法,提出了由波浪产生的船舶系缆力的计算方法．算例表明,船舶系缆力的计算值与试验结果吻合较好．本方法可为工程设计中船舶系缆力的确定提供参考,填补了《港口工程荷载规范》（JTJ215—98）缺少波浪作用下船舶系缆力计算的空白．     

单点系泊系统动力响应分析

分析了单点系泊系统在我国海洋石油开发中的应用．通过简化，得出了单点系泊系统的力学模型；根据拉格朗日方程．导出了单点系泊系统（多点系泊浮筒－单点系泊缆－油轮）的运动方程式；分别分析了浮筒与油轮受到的海浪力、阻尼力以及锚链的系泊力．最后给出了运动方程式及求解方法．