超大型导管架下水过程实测研究

以某超大型导管架为例,利用惯性元件/GPS组合系统分别对导管架和驳船在下水过程中的运动轨迹进行测量。当导管架处于水面上时,利用精度较高的GPS测量其运动速度;当导管架入水后,GPS失效,利用惯性元件测量导管架加速度;结合姿态矩阵解算导管架和驳船在下水过程中的运动时历;对比导管架运动的实测和数值计算的结果,验证数值计算的准确性。结果显示,采用惯性元件/GPS组合系统可以准确测量出导管架在下水过程中的运动轨迹;数值计算得出的运动幅值略大,原因可能是计算中的阻尼估计不足。     

浮托安装进船过程中护舷碰撞力实测研究

浮托安装法广泛应用于大型组块海上安装。导管架平台上部组块浮托安装进船过程中,风、浪、流引起的浮托驳船横向运动造成浮托驳船与导管架桩腿的碰撞,碰撞力可能会对导管架结构造成损伤。陆丰7-2上部组块浮托安装中,为了监测碰撞力大小,设计了碰撞力海上监测系统。通过在导管架外侧四个桩腿上安装光纤光栅应变传感器对碰撞过程中导管架桩腿进行应力监测,进而计算碰撞力。对碰撞过程,载荷作用位置、方向进行简化,并对载荷大小及垂向作用位置对计算的影响进行了研究。结构分析模型简化后,测点von-Mises应力与碰撞力大小成正比,对导管架整体结构建模计算并取局部结构计算比例系数,结合应力实测数据计算出进船过程中驳船对导管架桩腿碰撞力。     

导管架下水过程中浮力及浮心精确计算

在导管架下水运动过程中,其组成杆元相对于海平面的位置复杂多样。在导管架下水参数计算和仿真时,为了计算导管架的浮力和浮心,经常采用估算的方法,由于误差比较大而影响了计算和仿真的精度。分析了导管架下水运动过程中杆元的各种状态,用解析的方法推导出导管架下水运动过程中的浮力和浮心的精确计算公式,提高了导管架下水参数计算及其模拟的精度。     

导管架上驳

上驳是导管架制造中具有潜在风险的关键性步骤。本文以工程观点阐明上驳的准备、实施和应急措施。论述了滑道系统、运动系统和压载系统的组成和功能要求,除提出上驳过程的静力分析外,文章还根据计算模型,讨论了滑道、导管架和下水驳的强度计算方法。     

导管架装驳运输频-时域联合动力分析

本文采用频时域相结合的方法,把驳船和导管架作为一个整体结构进行分析。分析中计入了驳船结构的弹性影响和导管架入水部分的非线性流体动力。在分析驳船-导管架复合体在短峰随机海浪中的运动时应用频域分析法。并以相当波高作为求解频率响应矩阵的计算波高。由此频率响应矩阵求得各运动间的互谱密度矩阵并模拟驳船在随机海浪中的运动时历变化。然后采用时域分析方法计算导管架和驳船所受的外力包括导管架入水部分的流体动力的时历变化,应用有限元法计算导管架各构件包括驳船和连接杆的瞬时应力,由此瞬时应力计算应力相关函数并经富里哀变换求得各构件的应力谱和应力统计特性。此计算方法已编成电算程序并对-70米水深的导管架在随机海浪中装驳运输时的动力强度进行了分析计算。     

基于多体分析的浅水FPSO和水下软钢臂系泊系统运动特性研究

基于多体动力分析方法进行FPSO和水下软钢臂系泊系统的运动特性研究。相较于非线性弹簧模拟软钢臂系泊系统或者其他近似模拟方法,多体分析方法可以充分考虑系泊系统具体结构形式及其动力项对FPSO运动性能的影响,更好的预报系统运动响应和系泊力。本文将FPSO和水下钢臂结构模拟成2个具有6自由度的独立结构,两者用系泊链组进行连接。基于三维势流理论应用汇源分布法,首先在频域内进行FPSO的水动力参数分析,进而在时域内对系统进行耦合动力分析。本文重点讨论系泊系统黏性力和二阶波浪力对系统响应的影响,计算结果发现系泊系统黏性力对系泊力有一定影响,而在浅水条件下二阶波浪力的计算对准确预报系统运动及系泊力非常重要。     

柔性气囊助浮法拆除导管架技术研究

文中研究采用柔性气囊助浮法起升导管架的拆除技术。浅水海域浮吊进入困难并且拆除导管架的施工费用昂贵。考虑气囊产生的浮力巨大、价格便宜及连接结构方便的特点,针对即将拆除的QK18-2平台,设计气囊助浮起升导管架的技术方案。考虑水深确定导管架吃水,设计气囊与导管架的连接方式。针对导管架在位起浮状态,计算带有气囊的导管架系统幅频响应RAOs,考虑不同的海洋环境参数,计算分析风浪流作用下导管架系统6个自由度的时域运动响应,文中提出了多点系泊控制导管架运动的合理系泊方式。研究结果表明,气囊助浮法拆除导管架技术具有较高的工程实用价值,针对目标导管架平台设计的气囊助浮拆除技术方案,具有费用低、风险小及不需使用浮吊的技术优势,该项技术可以在导管架平台拆除中推广应用。     

导管架下水驳船摇臂运动研究

导管架下水驳船摇臂是安装在驳船尾部用于导管架滑移下水的过渡装置。分析导管架下水后,驳船、摇臂运动特点的基础上,建立描述导管架下水后驳船-摇臂耦合系统运动的变系数微分方程,给出基于改进的龙格库塔法的数值求解方法。以一艘3万吨下水驳船在1.6万吨导管架实施下水后摇臂翻转运动为实例,对导管架下水后驳船及摇臂翻转运动状态进行了计算,并将计算结果与水池试验结果进行了对比。讨论影响摇臂翻转运动的主要因素,提出导管架与摇臂完全脱离时刻,驳船的吃水、纵倾角度以及摇臂纵倾角度、摇臂重心纵向位置对摇臂能否自动翻转复位以及复位时摇臂角速度影响较大。     

风浪流中涡激共振对Spar型浮式风机运动响应的影响

以Spar型浮式风机为研究对象,研究涡激力对于浮式风机系统运动的影响。对多体动力学软件FAST进行二次开发,加入涡激力的计算接口,实现了在平台涡激、波激、空气动力载荷及系泊联合作用下的Spar浮式风机系统的运动响应的计算。计算了在风、浪、流联合作用下,频率锁定现象发生时,Spar基础的运动响应,分析了风浪下Spar风机运动响应的涡激运动特性,并研究了不同的入流角度的影响。结果表明:考虑涡激力后,Spar基础的横荡运动明显增大;风浪流同向时,风浪的存在会抑制流载荷引起的横荡在涡泄频率的运动;在流与风浪垂直时,会激发Spar基础的更大的纵荡运动响应。     

转塔位置对FPSO水动力性能的影响

转塔位置是内转塔式FPSO设计中的重要参数,对风标效应以及运动和系泊力等有重要影响.采用时域分析方法分别计算了10万吨级FPSO在不同转塔位置时百年一遇风、浪、流海洋环境条件作用下的运动响应和系泊力,分析了不同转塔位置对FPSO水动力性能的影响.计算结果与模型实验进行了比较,结果表明,转塔位置的变化对FPSO风标效应、转塔系泊力等影响显著.分析结果对于选择理想的转塔位置具有一定的实际意义.     

波浪中锚泊半潜式平台的运动

本文在时间域内研究了锚泊半潜式平台在波浪中的运动。运动微分方程中计入了非线性粘性阻尼力、系泊力和二阶横漂力,并采用Newmarksβ方法求解.文中分別讨论了非线性系泊力和二阶横漂力对平台运动的影响。计算结果与已发表的试验结果比较,其吻合程度是令人满意的。     

极端波浪对海洋导管架平台的作用及其模型试验研究

通过极端波浪对海洋导管架平台作用力的模型试验,对极端波浪的作用进行了探讨。首先在常规波浪力计算公式的基础上,提出了极端波浪作用下的简易计算方法,并结合国外相应研究成果,提出了三个简易计算表达式;在对模型试验数据的分析基础上,给出了上述三个简易计算公式中的系数,从而得到极端波浪作用下的波浪力计算表达式。     

海洋平台导管架在运输、下水、就位中的稳性计算程序

本文提出了编制计算机程序来进行计算海洋平台导管架在运输、下水、就位中的浮态和稳性。该程序可对导管架在浮运和驳运系统中的浮态、完整稳性、破舱稳性及静水力曲线等进行分析和计算。通过对实例的验算,结果是准确的。该程序已能够为海洋石油开发事业服务。     

拖曳锚在海床中运动特性的大变形有限元分析

拖曳锚由于其承载性能和深水中便于安装被广泛应用于海洋工程系泊系统中,如:适用于悬链式系泊系统的传统拖曳锚和适用于绷紧式系泊系统的法向承力锚。拖曳锚安装过程中涉及诸多运动特性:锚板运动方向、系缆点处拖曳力和拖曳角及运动轨迹。基于大变形有限元分析技术耦合的欧拉-拉格朗日法,并引入缆绳方程,建立起锚-缆绳-海床土耦合作用的有限元分析模型;模拟了拖曳锚在均质和线性强度黏土中的嵌入安装过程,研究了锚板运动方向、系缆点处拖曳力和拖曳角及运动轨迹等运动特性;通过与已有的有限元分析方法及理论方法进行对比,验证了该分析模型的有效性;与已有的有限元分析方法相比,提出的分析模型有效地提高了计算效率。     

靠球减震系统在导管架平台中的应用

导管架生产储油平台在油轮靠泊和外输期间,如遇风浪天气,平台的晃动非常明显,为此引入橡胶靠球减震系统。运用ANSYS有限元分析软件,建立导管架生产储油平台的真实有限元模型,计算平台在靠船碰撞力和波浪力共同作用下平台关键点位置应力变化及振动响应过程,为靠球减震系统在实际工程中应用提供理论依据。     

导管架装驳运输的半确定性分析

本文采用半确定性法进行了导管架装驳运输分析。在计算驳船运动时,考虑到驳船的长度与宽度之比、吃水与宽度之比都很小,三维影响严重,故本文采用了纵横切片的思想,配以经验性的三维修正。在校核导管架的强度时,忽略了驳船结构的弹性影响,根据驳船运动诱导的惯性力,以及风力、重力等求出导管架各构件的应力,然后按AlSC规范及API规范进行校核。本方法已编制成计算程序,并对渤海油田系船导管架进行了装驳运输实例计算。     

一种新型的Spar平台及其动力特性

介绍了一种新型的Spar平台。由于Spar平台属柔性连接结构,允许其在一定范围内运动,故二阶漂移力为系统稳定性的控制荷载,而线形波浪力则可导致系泊系统产生疲劳破坏。为此,文中结合分析此新型平台所受水动力特性,比较其相对于现有Spar平台的优势。由于浮筒位于水下一定深度处,新型平台所受线性波浪力和二阶波浪力均大幅度减小,尤其是后者可减至现有Spar平台受力的2%左右,所以大大地改善了平台的稳定性和系泊系统的抗疲劳破坏能力。由于在上部平台和浮筒之间增加了导管架,使得各模块间的连接点大大减小,从而又方便了海上施工作业。     

浅水自调节外转塔单点系泊研究

针对渤海浅水边际油田的开采,提出了一种自调节外转塔单点系泊方式。此方案可根据水深调节锚链和配重分布,结合了单点系泊和多点系泊的优点,首部设置外转塔,海底用分布式锚链系泊,提高了系统运动的弹性空间。对该设计进行了理论分析、数值计算和模型试验。结果显示,数值计算和模型试验数据接近,系泊力和纵荡的最大误差分别为4.5%和7.05%,说明方案设计的计算依据合理。试验数据表明,系泊力和水平运动幅度较小,值得进一步研究或向工程推广。     

海洋大型导航浮标研究

本文根据海洋大型导航浮标的基本特点和我国第一座海洋大型导航浮标研制和运用情况,首先分析了大型导航浮标的运动特性和运动方程,提出摇摆惯性力和升沉惯性力计算分析方法。用全链悬链线方程分析浮标的锚泊系统和单点系泊浮标系统锚链计算方法。其次分析了全天候抗冰浮标的结构型式以及海冰对浮标的作用力,重点分析大面积冰排和漂流冰对浮标的作用力。最后给出TJ-1号海洋大型导航浮标的主尺度、性能参数、导航设备和使用情况。     

单支点桩锚支护结构中土层参数的分算与合算

以单支点桩锚支护结构为例,应用等值梁法和自由端法对土层参数分别采用分算与合算两种方法进行计算,结果表明:当各土层参数差异较大时,采用分算与合算计算得出的插入深度、支点力、最大弯矩等参数均相差较大,且对支护结构的设计精度有较大的影响;从计算的结果可以看出,选用自由端分层法计算得到的结果较为合理.