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采用集中质量法研究了绷紧式系泊系统中系缆由于松弛-张紧过程产生的冲击张力。建立系泊缆绳离散的集中质量模型,对其独立单元进行受力分析并建立了单元的运动方程。给定缆绳上端点简谐激励,通过Ansys中的Aqwa模块,分析了缆绳的运动响应;针对缆绳运动响应过程中的三种状态进行了模拟计算,探讨了冲击张力产生的条件;研究了缆绳初始预张力、上端点激励幅值和频率、拖曳力系数、弹性模量以及单位长度质量对动态张力的影响。研究结果表明:这些影响因素不仅会影响缆绳动态张力的大小,也会对缆绳中的冲击张力产生一定的影响。 相似文献
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针对1 000 m水深作业的新型圆筒型浮式生产储卸油系统（FPSO），选择多点系泊FPSO和穿梭油轮串靠外输方案，分析串靠方案在中国南海的可行性。FPSO和穿梭油轮作业时两者之间相互影响的研究较为重要，通过ANSYS-AQWA建立水动力耦合分析模型，基于多浮体水动力学方法进行时域耦合仿真模拟。在FPSO作业海况下，分析了串靠外输时系泊锚链及系泊大缆的张力特性和两浮体的运动响应，对大缆的长度和刚度参数变化进行了分析。结果表明：串靠外输方案满足新型圆筒型FPSO的作业环境。随着系泊大缆长度增加，其张力最值逐渐减小，FPSO和穿梭油轮的最小间距逐渐增大。两浮体最小距离稳定在83 m左右。随着系泊大缆刚度增加，其张力最值增大，相比于大缆长度，大缆刚度对耦合系统的影响较弱。 相似文献
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—In this paper,the second-order perturbation method in frequency domain is used to calculateRAO and spectra of motion and mooring line tension of a turret-moored tanker in ballast condition.Thecalculated results are compared with corresponding experiment results.In the experiment the wave head-ing is 180°,and the wave spectra is the P-M spectrum and white noise spectrum.In the theoretical calcu-lations,the damping coefficient of slow oscillation of the tanker is determined on the basis of the dampingobtained from a test of irregular waves where the mooring system is replaced by a nonlinear spring withnonlinear stiffness similar to that of the mooring system.From the comparison between theoretical calcula-tions and experimental results,it can be found that the theoretical results obtained by the second-orderperturbation method in frequency domain are in good agreement with the experimental results,indicatingthat the damping coefficient of slow oscillation of the tanker required in frequency domain calcu 相似文献
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基于动态耦合的FPSO串靠外输所需拖力快速预报 总被引：1，自引：0，他引：1
以极浅水作业水深的FPSO串靠外输作业为背景,研究穿梭油轮尾部定位拖轮所需拖力大小,提出了基于动态耦合效应的拖轮拖力直接计算方法。基于三维势流理论,考虑浮式生产储油平台(FPSO)与穿梭油轮之间相互水动力干扰,进行动态耦合计算,根据力学平衡原理求得所需的拖轮拖力并分析其影响因素。结果表明:动态耦合模型算出的所需拖力值较之准动态模型更安全、经济;当FPSO与穿梭油轮距离为80 m时,既能保证外输安全性又能保证经济性;增大两船间距、增加穿梭油轮吃水、两船间采用双缆系泊,均能有效降低所需的拖轮拖力。研究结果可为FPSO串靠外输作业操作提供指导,具有一定的工程实用性。 相似文献
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日照港30万吨油码头船舶泊稳物理模型试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
日照港拟在岚北港区建设30万吨级原油码头,通过实验测定了船舶在风、浪、流作用下对码头结构的作用力、船舶运动量最大值、最大缆绳拉力、船舶对护舷撞击能量和撞击力,为工程结构设计和操船规程的制定提供可靠依据。 相似文献
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以三锚系浮标系统为研究对象，基于AQWA与OrcaFlex软件开展了三锚系大型浮标系统运动响应特性数值模拟研究。对直径10 m的浮标结构在波浪荷载下的水动力特性进行研究，校核了浮标的初稳性和大倾角稳性特征，计算分析了浮标的附加质量、辐射阻尼、运动响应幅值算子RAO等水动力参数，阐明了不同风、浪、流工况下三锚系浮标与辅助浮筒的运动响应特性，揭示了浮标三锚链导缆孔处锚泊张力随入射角度、波高和周期等的变化规律。研究结果表明：该浮标稳性和随波性能较好。与无浮筒三锚系浮标相比，带辅助浮筒的三锚系浮标系统的运动响应和锚泊张力减小，随着波高和周期增大，三锚系浮标系泊锚链的极端张力值逐渐增大，尤其是在极端海况下，迎浪向锚链极端张力急剧增大。 相似文献
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浮式防波堤充分利用波能在水深方向的分布特性,在满足工程消浪要求的同时对海域水沙交换影响较小,且能够快速布置,在某些实际工程有一定应用前景。为了深入了解波浪作用下浮式防波堤的动力响应,基于OpenFOAM标准求解器olaFlow,在刚体运动求解计算中植入锚链求解模块MOODY(mooring cable dynamics),实现了基于重叠网格方法的浮体运动与锚链受力耦合求解,建立了锚链系泊浮式防波堤动力响应的二维数值模型。利用该数值模型对锚链系泊单方箱浮式防波堤在波浪作用下的透射系数、运动响应、锚链张力进行了模拟,并和相关试验结果进行了比较。结果表明,模型能够准确模拟二维波浪和浮式防波堤的相互作用,并用于三维模型的改进。 相似文献
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我国南海海域海洋环境条件复杂且海水密度垂直层化现象显著,内孤立波活动频繁,因内孤立波而造成海洋开采平台破坏的案例屡见不鲜。依托水动力计算软件AQWA二次开发功能,采用Kdv方程,借助Fortran语言将深水半潜式平台立柱、浮箱、系泊系统3部分的内孤立波作用力叠加到外力项中,联合求解半潜式平台的6自由度动力响应特性。数值模拟结果表明,在内孤立波作用下,半潜式平台的运动及系泊线张力均受到了显著的影响。在不考虑系泊系统受内孤立波作用时,平台在纵荡和横荡方向上产生较大的漂移运动,最大偏移量较无内孤立波情况下增加了8倍;系泊线最大张力提高了17%,增加了系泊线断裂的风险。在考虑系泊系统受内孤立波作用时,平台的纵荡和横荡运动响应在原响应基础上继续提高15%,但是系泊线张力变化不大。内孤立波不同浪向下的平台纵荡和横荡响应相差也很明显;系泊系统合力在不同方向上的大小决定了平台不同方向上运动的大小。 相似文献
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1 .ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｅｎａｔａｎｋｅｒｉｓｂｅｒｔｈｅｄｏｒｍｏｏｒｅｄｔｏａｎｏｃｅａｎｐｌａｔｆｏｒｍ ,ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｕａｌｌｙｉｎｏｐｅｎｓｅａｓ,ｔｈｅｔａｎｋｅｒｗｉｌｌｓｕｆｆｅｒｆｏｒｃｅｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｗａｖｅｓ ,ｗｉｎｄａｎｄｃｕｒｒｅｎｔ.Ｉｎｍｏｓｔｏｆｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓ ,ｔｈｅｉｎ ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔｏｒｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｗａｖｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｗａｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｂｅｔｈｅｍａｉｎｏｂｊｅｃｔ.Ｉｎｓ… 相似文献
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为研究系泊状态下动力定位船舶与码头及缆绳间的耦合作用,采取凝集质量法计算系泊缆索有效张力,设置弹簧阻尼单元用以计算码头碰垫间的非线性反力,应用比例-积分-微分控制系统(PID)进行推力控制。在系泊状态下,以动力定位船舶和无动力定位船舶为研究对象,分析了耦合系统中侧推器对消除因一阶波浪载荷而引起的船舶运动影响的作用;针对动力定位船舶,讨论了码头-缆绳及目标位置两个因素对动力定位船舶的定位能力及侧推器性能的影响。结果表明,在选取合理目标位置的情况下,耦合系统中的侧推器性能及动力定位船舶的定位能力均得到了有效提高。 相似文献
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Mooring tension and motion characteristics of a submerged fish reef with net in waves and currents using numerical analysis 总被引：2，自引：0，他引：2
A numerical model was used to analyze the motion response and mooring tension of a submerged fish reef system. The system included a net attached to a rigid structure suspended up from the bottom with a single, high tension mooring by fixed flotation. The analysis was performed by using a Morison equation type finite element model configured with truss elements. Input forcing parameters into the model consisted of both regular and irregular waves, with and without a steady current. Heave, surge and pitch dynamic calculations of the reef structure were made. Tension response results of the attached mooring line were also computed. Results were analyzed in both the time and frequency domain in which appropriate, linear transfer functions were calculated. The influence of the current was more evident in the tension and heave motion response data. This is most likely the result of the large buoyancy characteristics of the reef structure and the length of the mooring cable. Maximum mooring component tension was found to be 13.9 kN and occurred when the reef was subjected to irregular waves with a co-linear current of 1.0 m/s velocity. The results also showed that the system had little damping (in heave) with damped natural periods of 2.8 s. This combination of system characteristics promotes a possible resonating situation in typical open sea conditions with similar wave periods. 相似文献
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Based on the lumped-mass method and rigid-body kinematics theory, a mathematical model of a gravity cage system attacked by irregular waves is developed to simulate the hydrodynamic response of cage system, including the maximum tension of mooring lines and the motion of float collar. The normalized response amplitudes (response amplitude operators) are calculated for the cage motion response in heave and surge, and the mooring line tension response, in regular waves. In addition, a statistical approach is taken to determine the motion and tension transfer functions in irregular waves. In order to validate the numerical model of a gravity cage attacked by irregular waves, numerical predictions have been compared with the experimental observations in the time and frequency domain. The effect of wave incident angle on the float collar motion, mooring line tension and net volume reduction of the gravity cage system in irregular waves is also investigated. The results show that at high frequencies, the cage system has no significant heave motion. It tends to contour itself to longer waves. The variation amplitude of mooring line forces decreases as the wave frequency increases. With the increasing of wave incident angle, the horizontal displacement of the float collar increases. 相似文献
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系泊系统是半潜式支持平台抵抗恶劣海洋环境作用、限制平台偏移、实现海上定位的重要设备，辐射状多点系泊是常用的布置方式。针对该平台系泊系统开展了设计方法和分析流程研究，阐述了系泊系统配置设计，包括系泊缆的数量、抛出长度、单根系泊缆的刚度、直径、破断负荷、定位锚的型式、最大抓力等；系泊系统的布置设计，包括系泊缆之间的水平夹角、系泊绞车、导缆器、定位锚的位置等；同时归纳风载荷、流载荷以及波浪慢漂载荷的常用估算方法；总结适用于该类平台系泊系统设计的规范要求。将上述方法和流程应用于某型半潜式支持平台系泊系统的开发和设计，采用系泊定位分析程序MIMOSA对该系统的定位能力进行分析，研究了系泊缆形状、夹角等参数随张力的变化特征，同时系泊缆按照船级社的规范要求进行衡准，反复调整和优化系泊系统的配置和布置方式，直至系泊系统满足要求，最终设计出较合适的系泊系统。相关方法、流程和结论为实际工程项目提供重要的设计思路。 相似文献
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当FPSO服役于目标油田时,将受到风浪流的作用力。其中,风力给FPSO一个恒定的静力,使其偏离原来的位置。风力计算在FPSO系泊系统的分析过程中是非常重要的。设计人员常常参考OCIMF进行风力计算,或者参考API规范得出。OCIMF为针对油轮的计算规范,但使用OCIMF计算FPSO风力及流力的方法,与FPSO的适应性仍需要进一步论证。API规范针对海上浮式系统,其计算风流力的方法使用也非常广泛,其原理为将FPSO上部各个模块风力叠加得出。以FPSO风载荷为研究对象,开展了风洞模型试验,获得了典型FPSO风载荷特性曲线,并将试验结果分别与OCIMF结果和API规范计算结果进行对比分析,最终给出FPSO风力计算方法的建议。本数据可用于FPSO的风力计算,也可为FPSO运动、系泊的设计研究提供参考。 相似文献
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随着海上风能的开发向深水发展，支撑风机的载体平台越来越受到关注。在经济性与安全性、稳定性的多重要求下，张力腿平台（TLP）在海洋风能资源的开发中体现出了重要地位。采用基于开源平台OpenFOAM开发的计算流体动力学（CFD）水动力学求解器naoe-FOAM-SJTU对一座处于中等水深下的风机基础水下TLP（STLP）的运动响应进行了数值模拟与研究。文中使用弹簧锚链模型模拟STLP的垂向系泊锁链系统，模拟该平台在不同波浪环境下的运动响应情况。首先将STLP单自由度自由衰减CFD模拟结果与已有全耦合时域分析结果进行对比，验证了naoe-FOAM-SJTU求解器及使用弹簧模型模拟STLP系泊系统的准确性与可靠性。随后在考虑非线性波浪载荷的情况下研究极端海况下与一般作业海况下STLP的运动响应情况，计算工况中的风机基础所受弯矩及锚链受力情况，并详细展示流场、速度场信息，分析高阶波浪成分、不同海况等条件对于STLP运动性能的影响。研究结果表明，TLP在中等水深中具有良好的运动性能，naoe-FOAM-SJTU求解器可以有效模拟水中生产平台在波浪环境下的水动力问题，并可以对整个流场进行可视化展示与分析。 相似文献
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In this paper, a time-domain numerical model is established for computing the action of internal solitary wave on marine structures and structure motion responses. For a cylindrical structure, its side and bottom are discretized by pole and surface elements, respectively. The drag and inertial forces in the perpendicular direction of the structure are computed by the Morison equation from the pole elements, and the Froude–Krylov force in the axial direction of the structure due to internal wave motion is computed by integration of the dynamic pressure over the surface elements. The catenary theory is used to analyze the reaction force due to mooring lines, and the motion equation of the marine structure is solved by the fourth-order Runge–Kutta method in the time domain. The model is used to calculate the interaction of the internal solitary wave with a Spar platform with mooring system, and the surface wave action with the platform has also been computed by a frequency-domain boundary element method for comparison. Through the comparison based on a practical internal wave and surface wave states, it can be concluded that the internal wave force on the structure is only 9% of the one due to surface waves. However, the motion response due to the internal wave is much greater than the one due to the surface waves. It shows that the low-frequency effect of internal solitary waves is a great threat to the safety of marine structures. 相似文献
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具有链—缆—链结构的复合系泊链缆因其相对于全钢链质量和成本上的优势而在深水系泊中得以广泛应用。基于细长杆理论采用有限差分法建立了可以考虑链—缆—链结构的复合系泊缆数值模型，将其应用于不同工况下全钢链和复合链缆运动的数值模拟中，并开展了验证。首先，将单根钢链顶张力数值模拟结果与不同工况下的模型试验结果进行了对比，验证了数值预报程序应用于全钢链的准确性。然后，对于复合系泊链缆开展了静刚度和动刚度迭代数值模拟，并将模拟结果同已发表文章中的算例结果进行比较，验证了该数值模型在复合链缆模拟上的准确性。发现对于单根钢锚链的验证，激励半径越大，激励周期越小，一个周期内顶张力幅值及其极差越大，钢链运动就越剧烈。对于链—缆—链式复合系泊链缆的验证，发现静刚度迭代中数值模拟结果与算例结果差异较小；对于动刚度迭代，除个别大幅慢漂工况外，两者有较高的吻合；且激励周期越小，激励半径越大，复合系泊链缆顶张力越大，弹性模量越小，运动越剧烈。对于聚酯缆刚度的敏感性分析，发现改变动刚度经验公式参数的情况下，杨氏模量的静刚度迭代和动刚度迭代结果误差分别最大达到了60.81%和68.21%，因此合成纤维材料特性对复合系泊链... 相似文献