安装误差对半潜漂浮式风机悬链线系泊系统性能的影响

由于浅水深条件下悬链线系泊系统的性能对系泊缆长度和几何形状更为敏感,悬链线系泊系统的安装误差对其性能的影响较深水条件下的更为显著。因此首先对适用于半潜漂浮式风机的悬链线系泊系统施工进行研究,分别确定了锚安装位置误差、系泊缆预铺误差和系泊缆与漂浮式基础回接误差的来源,并根据施工条件给出了误差值。之后,以浮体动力学仿真作为手段,对系泊缆系统施工误差对其性能的影响进行基于时域仿真的量化研究。研究表明,锚安装位置误差对系泊系统性能影响不大,但系泊缆预铺和回接的误差对系泊系统性能的影响较大。系泊缆回接的误差可造成系泊缆张力平均值和标准差与设计值偏差近20%,可能对系泊系统疲劳寿命评估产生较大的影响。与系泊缆回接误差相比,系泊缆预铺误差的产生原因更为复杂,由于系泊缆预铺误差往往导致系泊缆长度增长,存在误差的系泊缆张力的各项统计值总体偏小,但可能会造成同组无误差系泊缆的张力过载。     

深水钢悬链立管疲劳寿命评估分析

在时域内分析深水钢悬链立管在平台运动和波流载荷共同作用下的非线性动力响应;采用雨流计数法处理立管节点应力的时间历程,选用DoE.E型S-N曲线分析立管在单一海况和平台运动联合作用下的疲劳损伤;将各方向含概率分布的疲劳损伤进行叠加,得到立管整体的全方向疲劳损伤及疲劳寿命。平台的运动为六自由度的运动预报数据,波流载荷由某海域实际的波浪统计数据采用Morison公式计算所得。计算结果表明钢悬链立管疲劳寿命的极值点分别位于悬挂点附近和触地点附近,对立管疲劳寿命极值点各方向疲劳损伤分布情况进行了分析。所提方法为钢悬链立管疲劳分析提供了新思路,给出的结论对钢悬链立管设计分析有一定借鉴意义。     

半潜平台疲劳热点应力长期分布参数研究

明确热点应力长期Weibull分布的参数是船舶与海洋工程结构应用疲劳简化分析方法的关键之一。以某深水半潜式平台为研究对象,通过整体结构有限元计算得到热点应力传递函数,结合波浪散布图计算热点应力长期分布概率函数,采用最小二乘法对热点应力长期Weibull分布进行参数估计。研究结果可为疲劳简化分析方法在半潜平台上的应用提供参考。     

胶州湾产蓝色素海洋链霉菌的初步研究

在胶州湾沿海采取泥样和水样,从中分离了300余株海洋链霉菌(marine Streptomyces),并对其生理生化性质作了初步研究,建立了胶州湾海洋链霉菌菌种库。在该菌种库中,约有3%的菌株可产生天然蓝色素。其中一株海洋链霉菌(marine Streptomycessp.)M259能够高产天然蓝色素。M259对绿脓杆菌(Pseudomonas areuginosa)、隐球菌(Crytococcal meningitis)有较强的抑菌活性。对其生理生化性质进行了鉴定,结果表明它可以利用可溶性淀粉、甘油、蔗糖、甘露醇、葡萄糖、D-半乳糖、果糖、阿拉伯糖、肌醇、木糖、D-甘露糖、核糖等碳源;能利用大部分氮源,尤其对酵母粉的利用很显著;最适生长pH为7.0~7.4;最适培养温度为28~30℃。结果提示它属于蓝色类群,并与天蓝色链霉菌(Streptomyces cyanogenus)和产蓝链霉菌(Streptomyces ceolicolor)亲缘关系最为密切。此外还优化了M259的发酵培养基和培养条件,使得蓝色素在摇瓶条件下,OD590达到7.74。通过对M259所产蓝色素性质的研究,发现此色素水溶性较强,耐热性较好,在酸性条件下呈红色,在碱性条件下呈蓝色。此外,毒性实验的结果表明所提纯的蓝色素没有毒性,为进一步开发和利用该色素提供了可能。     

海洋链霉菌M506 的鉴定及代谢产物抑菌活性初步研究

自胶州湾沉积物中分离出海洋链霉菌M506,根据其形态特征观察、生理生化特征试验及基于16S rDNA序列系统进化分析,初步鉴定该菌为灰略红链霉菌.采用不同培养条件对其进行小规模发酵,利用金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),大肠杆菌(Escherichia coli),枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)四株细菌作为指示菌,检测其抑菌活性.结果表明,该菌株代谢产物粗提物对于金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和大肠杆菌等具有显著抑制活性.     

胶州湾海洋链霉菌的初步鉴定及抑菌活性的研究

对从胶州湾沿海泥样和水样中分离、纯化的297株海洋链霉菌进行了初步的生理生化鉴定,并采用牛津杯法检测了对大肠杆菌(Escherichia coli)、绿脓杆菌(Pseudomonas areugi-nosa)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、八叠球菌(Sarcinasp.)、隐球菌(Crypto-coccal meningitis)、白色念球菌(Candida albicans)、毛霉(Mucor miehei)和链霉菌Tu57(Streptomyces vividochromosenes)8株受试菌的抑制活性。结果表明,约有42.1%的菌株可抑制至少一种受试菌。结合16S rRNA鉴定,提示了部分活性菌株的分类地位,其中M165属于蓝色类群,M245属于白孢类群,M189属于青色类群,M239独立构成一个分支,有可能是新种。结果提示了胶州湾海洋链霉菌在抑菌活性物质研究开发方面的潜力。     

深海悬链线立管涡激疲劳损伤研究

讨论海洋平台钢质悬链线式立管SCR(Steel Catenary Riser)的涡激疲劳损伤问题。对于悬链线立管外的流体,给出涡脱落频率和升力对立管作用的计算方法。悬链线立管采用索结构模型,进行动力学分析并利用模态叠加法对其进行动力响应分析。根据Palmgren-Miner线性累积损伤准则并结合S-N曲线,分析在不同流速下立管的涡激疲劳损伤。以工程中实际使用的1 500 m Spar海洋平台悬链线立管为例,对立管的涡激疲劳损伤进行了预报。并通过立管的参数研究,分别就立管外不同来流速度、立管壁厚、内部流体密度和柔性接头刚度对其疲劳损伤的影响进行了分析,得到了一些有意义的研究结果。     

波频和慢漂组合作用下钢悬链线立管疲劳损伤研究

为了有效地考虑浮体慢漂运动对钢悬链线立管疲劳损伤的影响,提出了波频和慢漂运动组合作用下钢悬链线立管疲劳损伤简化计算的位置组合叠加法。其核心是:基于浮体慢漂运动概率分布选取若干典型慢漂位置,进行波频运动作用下钢悬链线立管动力响应分析;根据钢悬链线立管运动位置变化特征,截取若干慢漂位置对应的波频应力时程叠加到慢漂应力时程上,得到波频和慢漂运动的组合应力时程;编写基于雨流计数法的MATLAB程序处理立管各节点应力,采用海水环境下Do E.E型S-N曲线和Palmgren-Miner累积损伤准则计算立管各节点疲劳损伤。应用位置组合叠加法对某海域500 m水深的立管进行了疲劳分析,并与全耦合法、权重组合叠加法以及波频和慢漂疲劳损伤简单相加法的结果进行了对比,结果表明该方法具有较高的精度和效率。此外,进行了区域设定系数、波浪高度、波浪周期和土壤表面剪切强度等参数对组合作用下立管疲劳损伤的敏感性分析。     

海上浮体系泊缆自动化设计方法研究

随着智能化研究成为当今科技发展的热点,结合智能优化算法的浮体系泊系统自动化设计成为一个将现代方法应用于传统工程领域并提高设计效率的研究对象。针对浮体的系泊系统,以悬链线式系泊方式为研究对象,分析得出了系泊缆与不同选材参数之间的规律,建立系泊系统自动化设计方法,选用遗传算法作为算法基础,实现方案的智能优选,进行了有效的探索研究;开发了系泊系统自动化设计的自主程序,完成了典型的单根系泊缆的单点系泊系统以及多段组成风分布式系泊系统的研究,验证了方法的可行性,为系泊系统的自动化设计这一技术问题提供了解决方法与工程的应用手段。     

Fatigue analysis of the taut-wire mooring system applied for deep waters

Precisely predicting the fatigue life of taut-wire mooring systems has become an interesting and important problem for scientists and engineers since there are still difficulties in the inspection and maintenance of mooring lines in a rough sea environment especially in deep waters. In this paper, a comprehensive fatigue analysis is performed for a polyester taut-wire mooring system of an FPSO based on the time domain dynamic theory, rainflow cycle counting method and linear damage accumulation rule of Palmgren-Miner. Three influential factors in the fatigue analysis including the pre-tension, dynamic stiffness and T-N curve are investigated in detail. Two polyester T-N curves, one is from the DNV- OS-E301 and the other is from the API-RP-2SM, are adopted in the calculation. The fatigue analysis of the mooring system after one-line failure is also carried out. The calculation results indicate that the fatigue life is significantly affected by the T-N curve. The fatigue life decreases with increasing pre-tension, and is largely reduced if taking into account the dynamic stiffness caused by cyclic loading. The analysis also proves that one-line failure has remarkable effects on the fatigue lives of other mooring lines. The present parametric and comparative study is believed to be meaningful to further understanding of the taut-wire mooring system for deepwater applications.     

Study on a new mooring system integrating catenary with taut mooring

Analyzed are the merits and demerits of catenary mooring system and taut mooring system, which are commonly used nowadays. As falling somewhere between these two systems, a new mooring system integrating catenary with taut mooring is proposed. In order to expound and prove the advantages of this new system, the motion performance of a semi-submersible platform is simulated by employing full time domain coupled analysis method. A comparison of the result of new mooring system with that of taut mooring system shows that the movement of the platform using the new type mooring system is smaller than that using the taut mooring system, which ensures a better working condition. Furthermore, the new mooring system is also compatible with the characteristics of catenary mooring system, which eliminates the requirement of anti-uplift capacity of the anchors.     

偏航工况下海上浮式风力机基础运动响应及锚泊载荷影响分析

海上浮式风力机受风、浪、流等外部载荷影响,运营期间经常处于偏航工况,给风力机基础运动响应和锚泊载荷带来重要影响.基于经典叶素动量理论及势流理论,建立海上浮式风力机水—气动力耦合分析模型,对在非定常风、不规则波浪联合作用下,风力机偏航时基础运动响应及锚泊载荷等进行分析.研究发现,额定风速工况下,风力机偏航对平台纵荡和纵摇运动影响较大,偏航30°时纵荡和纵摇平均值比偏航0°时分别下降20.68％和37.36％,垂荡运动响应受风力机偏航影响较小;锚泊载荷变化趋势与平台运动及锚链布置有关,平台纵荡对锚泊载荷影响较大,偏航30°时锚链#1有效张力平均值比偏航0°时下降12.98％.     

基于并行计算的海洋平台谱分析疲劳筛选技术研究

为了得到海洋平台疲劳失效风险最大的焊接区域,提出了以有限元网格单元应力为基础的谱分析筛选方法,并开发了程序。程序采用并行计算架构,单次完成数万个单元的累积损伤度/疲劳寿命计算,并通过有限元软件以云图方式显示疲劳寿命。采用该程序计算双浮筒半潜式平台的疲劳寿命。结果表明,该型平台疲劳失效风险较高的区域为立柱与上壳体下浮体连接对角线转角区域、浮筒中纵舱壁与立柱连接区域。并行计算方法的引入,大大缩减疲劳损伤度计算的分析时间,采用22核心的CPU,时间缩短为原来的1/18.5,17小时完成全平台外壳单元谱分析计算。     

极端海洋环境对海洋平台疲劳寿命的影响

基于渤海和南海的海洋平台设计环境条件,分析了近年来我国近海极端海洋环境条件的发生规律及其对海洋平台疲劳设计条件的冲击。采用Miner’s线性累积疲劳损伤准则和疲劳可靠性理论,研究了极端海况引起的疲劳损伤对海洋平台疲劳寿命的影响,提出了考虑极端海洋环境条件的海洋平台疲劳设计方法。研究表明,由于近年来全球气候变换带来的极端气象条件频发,导致海洋工程结构经历传统意义上的多年一遇海洋环境条件的概率大大增加,使得现行的海洋平台疲劳设计条件偏离了实际的海洋环境条件。数值算例表明,极端海况引起的疲劳损伤在总的疲劳损伤的比例大大增加,甚至成为疲劳损伤的主要部分。因此,这些极端海况引起的疲劳损伤对结构疲劳寿命的影响不容忽略,考虑极端海洋环境条件的海洋平台疲劳设计符合近年来的灾害性海况频发的现状。     

FPSO结构低周疲劳寿命计算方法研究

FPSO在海洋环境中频繁地进行装载与卸载操作,使FPSO船体结构产生较大的应力幅值,尤其是承受货油压力的内底纵骨。由于局部的应力集中,应力幅值超过材料的屈服强度,其装卸载次数小于104时,结构将产生低周疲劳。研究一种新的计算方法,根据Neuber假设进行塑性修正,通过应变范围得到伪热点应力范围,并确定热点应力与伪热点应力之间的关系。推导出一种新的S-N曲线作为低周疲劳的设计曲线,以伪热点应力作为计算量来预测低周疲劳寿命,降低了船体结构低周疲劳寿命计算的难度。     

冰区海上风机支撑结构疲劳评估方法研究

采用谱分析的方法,对冰区作业的海上风机支撑结构进行疲劳损伤评估。基于风冰散布图,将海上风机所受的风载荷和连续挤压冰载荷作为系统输入,热点应力作为输出,运用随机振动理论与主应力线性化方法,对冰区海上风机支撑结构进行疲劳评估。以某2 MV海上风机支撑结构为计算实例,验证频域疲劳评估方法的准确性。频域方法与时域方法计算结果吻合较好,证明了频域方法的快速有效,可用于快速评估风机支撑结构的疲劳损伤。     

复配型席夫碱缓蚀剂对碳钢在海水中缓蚀性能研究

设计了由邻氧乙酸苯甲醛-4-吡啶甲酰腙席夫碱80 mg/L,邻香草醛脱氢枞胺席夫碱6 mg/L,ZnSO4 50 mg/L,Tween-80 100 mg/L四元复配缓蚀剂,通过失重法、极化曲线法和电化学交流阻抗技术,研究了该复配缓蚀剂在模拟现实使用环境中的缓蚀性能。结果表明,该复配缓蚀剂的缓蚀率受海水盐度的影响不大,但该复配缓蚀剂的缓蚀性能受海水温度和海水流速的影响较大,当温度低于50℃和流速较低、缓蚀剂浓度为临界浓度时,缓蚀剂对碳钢有很好的抑制作用,而有锈试样和间浸实验发现高浓度的复配缓蚀剂可以抑制碳钢的腐蚀。