基于跨航道抛锚作业的海底管道埋深研究

抛锚作业给跨航道海底管道带来的安全风险问题越来越引起人们的关注。为了加强海底管道防冲击能力、保障管道的安全运营,针对抛锚冲击作用下的管道埋深进行研究。通过建立小尺寸抛锚冲击管道实验平台,获得了冲击荷载作用下抛锚高度、管道埋深、堆石材质等参量对管道响应的影响。并基于正交实验原理,综合分析了不同参量对管道响应的敏感性。利用有限元法对抛锚冲击管道的过程进行瞬态动力分析,进一步研究了堆石材料力学特性对管道埋深的影响。结果表明:在冲击荷载作用下,堆石层的材料特性对冲击能量的耗散起着重要作用。通过将数值分析结果与实验数据作对比,并结合DNV规范中的能量计算方法,提出了抛锚冲击荷载作用下管道最小埋深的计算方法。研究成果为海底管道的安全铺设提供一定的理论指导。     

涌浪环境中铺管船横摇机理及模型试验研究

"海洋石油201"号等多艘铺管船在东海海域进行铺管施工时受低频涌浪环境影响横摇运动强烈,严重影响了正常铺管作业。为了分析铺管船横摇过大的原因,从理论上分析了铺管船可能发生较大横摇的波浪条件,并对"海洋石油201"号铺管船在遭遇波浪周期等于横摇固有周期1/2倍和1倍,不同波高的规则波中航向角分别为0°、30°、60°和90°时的运动特性进行了模型试验。试验结果表明铺管船遭遇周期为其横摇固有周期一半的涌浪时未发生参数横摇,而遭遇与其横摇固有周期接近的涌浪时发生谐摇是导致其横摇运动过大的原因。研究成果与相应的气象资料结合,可为铺管船施工气候窗口的选择提供依据。     

海管碎石保护结构抵抗拖锚危害的模型试验研究

船舶走锚时可能对海底管线造成破坏,实际工程中常用碎石保护结构来对海底管道进行保护。为了研究这种结构的保护效果和保护机理,在大型试验槽中对三种尺寸模型锚进行了模型试验。在试验中测量了锚爪尖端位置和锚爪力在保护结构中的变化,得到锚体从细砂进入保护结构时的运动过程和运动规律,据此研究了碎石保护结构对海底管线的保护效果并分析了保护机理。