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半潜式平台DP定位系统推进器推力优化研究

中国造船 2016年第4期57卷 116-123页

作者：霍发力赵银芝聂焱江苏科技大学镇江212003 戈朗(上海)海事技术咨询有限公司上海201206

根据船级社规范要求,提出了一种分析平台DP系统(Dynamic Positioning System)定位能力的静态方法——逐级增加力偶法。该方法把推进器推力大小和方向优化问题,转化为在推进器位置处增加力偶的问题,经过转化优化变量减少了一半。同时该... 详细信息

根据船级社规范要求,提出了一种分析平台DP系统(Dynamic Positioning System)定位能力的静态方法——逐级增加力偶法。该方法把推进器推力大小和方向优化问题,转化为在推进器位置处增加力偶的问题,经过转化优化变量减少了一半。同时该方法可以准确考虑推进器在各个方向上受海流、船体和附近其他推进器对其有效推力的影响,以及能够考虑推进器限位角的影响。基于Matlab软件,运用逐级增加力偶法开发一平台DP定位能力分析界面。该界面即可以在给定环境条件下分析平台在各个方向上定位所需要的推进器最小总功率;还可以在给定推进器最大功率下模拟平台在各个方向上能够抵抗最大环境条件载荷力。逐级增加力偶法和开发的界面在海洋石油982平台的基本设计过程中已得到实际应用,分析的DP定位能力结果和撰写的分析报告得到了DNV与CCS船级社的认可。进而验证了逐级增加力偶法的准确性和界面的可行性。

关键词：半潜式平台 DP系统逐级增加力偶法

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浮式风机浅海区域系泊系统定位特性研究

中国造船 2022年第6期63卷 174-187页

作者：霍发力蒋文馨朱晨阳江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003 南通中远海运川崎船舶工程有限公司南通226005

由于水深较浅,水下地形和环境复杂,浅水海域浮式风机系泊系统的设计具有较大难度。以X1 Wind公司设计的X30浮式风机结构为母型,针对悬链线式、半张紧式和张紧式系泊方式,设计了8套不同的系泊方案,开展浅海区域浮式风机多点式系泊系统特... 详细信息

由于水深较浅,水下地形和环境复杂,浅水海域浮式风机系泊系统的设计具有较大难度。以X1 Wind公司设计的X30浮式风机结构为母型,针对悬链线式、半张紧式和张紧式系泊方式,设计了8套不同的系泊方案,开展浅海区域浮式风机多点式系泊系统特性研究。通过水池模型试验修正数值模型,通过计算获得各系泊方案的定位特性,为浅海区域浮式风机系泊系统设计提供参考。

关键词：浮式风机系泊系统浅水区域 TMA谱

工作水深对浮式平台波浪砰击影响的敏感性分析

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上海交通大学学报 2017年第4期51卷 410-417页

作者：霍发力张健杨德庆江苏科技大学船海学院江苏镇江212003 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海201206

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑平台承受的风、浪、流环境载荷,及全尺度锚泊系统,以一典型半潜式平台为例,利用ANSYS-AQWA软件对半潜式平台波浪砰击次数和砰击载荷进行了非线性数值分析.在300、400和500m工作水深,45... 详细信息

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑平台承受的风、浪、流环境载荷,及全尺度锚泊系统,以一典型半潜式平台为例,利用ANSYS-AQWA软件对半潜式平台波浪砰击次数和砰击载荷进行了非线性数值分析.在300、400和500m工作水深,45°、90°和180°3个载荷方向上建立9个工况,以及每个工况下的10个子工况,利用挪威船级社规范,研究了工作水深对平台的波浪砰击次数和砰击载荷影响的敏感性.针对各工况中的10个子工况结果,以90%的Gumble分布值作为最终的平台气隙的结果.通过数值模拟研究表明:相同的环境载荷、锚链类型和预紧力的情况下,平台的工作水深对平台气隙和波浪砰击的影响非常敏感.因此,在平台设计过程中应充分考虑工作水深对平台气隙和波浪砰击的影响.

关键词：半潜式平台工作水深气隙波浪砰击

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海洋平台半主动振动控制方法及模型试验研究

海洋平台半主动振动控制方法及模型试验研究

作者：霍发力江苏科技大学

学位级别：硕士

海洋平台在服役期间会受到风、浪、流甚至冰以及地震等载荷的作用。在这种连续性、长期性环境载荷作用,海洋平台结构会发生明显、连续的振动,从而加剧了平台的疲劳破坏、增加生产风险,同时影响了平台作业人人员的工作环境,因此,海洋平... 详细信息

海洋平台在服役期间会受到风、浪、流甚至冰以及地震等载荷的作用。在这种连续性、长期性环境载荷作用,海洋平台结构会发生明显、连续的振动,从而加剧了平台的疲劳破坏、增加生产风险,同时影响了平台作业人人员的工作环境,因此,海洋平台的振动控制成为工程界十分关注的课题。本文基于线性波浪理论、采用Morison方程计算随机波浪力,分析了海洋平台在随机波浪载荷下所表现的动力响应特性,以及磁流变阻尼器阻尼的特点,对海洋平台的半主动振动控制方法进行了理论和模型试验的研究。本论文主要研究内容包括:◆采用线性波浪理论、Morison方程、波浪力谱分析方法计算随机波浪力,并进行了数值模拟。◆建立了海洋平台结构振动方程,并分别从频域和时域给出了振动方程的求解方法,以一典型的海洋平台为数值算例,对实际海洋平台的振动响应进行了时域和频域分析,给出了平台的振动响应特征。◆将平台结构视为多自由度系统,推导出了加有控制装置后平台振动方程,基于滑移模态控制和模糊控制等智能振动控制理论,采用磁流变阻尼器为半主动控制实现装置给出了海洋平台结构的半主动控制系统设计方法,并以一典型的海洋导管架式平台为数值算例,进行了减振效果的数值仿真。◆以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1:50比例设计海洋平台结构模型,采用减振效果较好的模糊控制理论设计了针对该海洋平台结构模型的磁流变阻尼器半主动式振动控制系统,并对其在规则波及随机波设计实验工况下的减振效果进行了数值仿真。◆基于本文所发展的海洋平台结构模型设计方法及半主动式控制设计原理,实际制作典型导管架海洋平台模型及磁流变阻尼器(MR)为控制器的半主动控制系统,并在波浪水池中进行了多种工况模型试验,对平台在随机波、规则波作用下的减振效果进行了模型试验研究,并将数值模拟结果和模型试验结果进行了比较分析。结果表明,设计的控制系统对海洋平台在波浪载荷下的振动响应控制效果在30%以上,起到了很好的控制效果。

关键词：海洋平台振动控制滑移模态控制模糊控制磁流变阻尼器

水深对半潜式平台水动力性能及波浪载荷的影响

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船舶工程 2014年第6期36卷 100-104页

作者：霍发力上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030 戈朗(上海)海事技术咨询有限公司上海201206

根据有条件的建模方法(CMA)和一次逆可靠度方法(IFORM),运用Matlab编程计算确定百年一遇波高-周期的等概率曲线,设计了一组百年一遇波浪海况。根据Morison方程与绕射理论计算海洋平台波浪载荷的各自特点,采用Morison方程和绕射理论相结... 详细信息

根据有条件的建模方法(CMA)和一次逆可靠度方法(IFORM),运用Matlab编程计算确定百年一遇波高-周期的等概率曲线,设计了一组百年一遇波浪海况。根据Morison方程与绕射理论计算海洋平台波浪载荷的各自特点,采用Morison方程和绕射理论相结合的方法,运用DNV研发的SESAM程序,就水深对半潜式海洋平台水动力性能和波浪载荷的影响进行了分析。

关键词：半潜平台水动力性能气隙二阶漂移力

定位方式对浮式半潜平台气隙的影响特性及机理研究

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船舶力学 2021年第10期25卷 1341-1355页

作者：沈中祥霍发力刘寅东江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212100 江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212100 河海大学港口海岸与近海工程学院南京210098 大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026

本文结合模型试验,采用数值重构的模型,以一浮式半潜平台为算例进行时域全耦合分析,就锚泊定位与动力辅助锚泊定位对平台气隙影响的敏感性展开研究,深入探索了定位方式差异对平台气隙的影响特性及其机理。研究得到如下结论:动力辅助锚... 详细信息

本文结合模型试验,采用数值重构的模型,以一浮式半潜平台为算例进行时域全耦合分析,就锚泊定位与动力辅助锚泊定位对平台气隙影响的敏感性展开研究,深入探索了定位方式差异对平台气隙的影响特性及其机理。研究得到如下结论:动力辅助锚泊定位平台较之于纯锚泊定位平台,锚链对平台的垂向约束相对较小,在垂向方向,平台与波浪之间的随动性更好,从而减小了平台与水质点之间的相对运动,对气隙有着较好的改善效果。在同等工况下,锚泊定位方式平台发生负气隙的概率大于动力辅助锚泊定位方式平台,其波浪砰击也更为剧烈。在平台气隙数值模拟时,应充分考虑定位方式差异对平台安全作业的影响。

关键词：定位方式浮式半潜平台气隙波浪砰击

组合式系泊定位下双平台联合运动模型试验研究

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中国造船 2023年第2期64卷 276-290页

作者：霍发力马林威赵银芝朱晨阳江苏科技大学船舶与海洋工程学院镇江212003

针对两个不同功能平台联合作业的新型工作模式设计了一套新型组合式系泊系统,通过物理模型试验方法,对双平台联合作业下平台水动力特性进行分析,并与双平台独立系泊定位进行对比,结果表明该系泊系统下的双平台运动响应相对较小,锚链张... 详细信息

针对两个不同功能平台联合作业的新型工作模式设计了一套新型组合式系泊系统,通过物理模型试验方法,对双平台联合作业下平台水动力特性进行分析,并与双平台独立系泊定位进行对比,结果表明该系泊系统下的双平台运动响应相对较小,锚链张力减小,联动性好,双平台联合作业适用性更佳。同时研究了该系泊系统在不同波高和波浪周期下的水动力特性,在此基础上对该系泊系统设计参数进行优化,获得了一套比独立式系泊系统经济性好、联动性好的双平台联合作业新型组合式系泊系统,为深海多平台联合作业设计提供理论支持。

关键词：组合式系泊双平台联合作业模型试验运动响应锚链张力

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海洋平台抛锚方式模糊优化设计方法

海洋工程 2014年第2期32卷 52-60页

作者：霍发力杨德庆上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室

海上钻井平台由于工作地点经常发生变化,工作环境条件随之改变,锚泊抛锚方式就要相应更改。本文针对深海半潜平台及其悬链线式系泊定位系统,运用平台与锚链耦合运动时域分析方法,对其水动力性能进行探索,并提出一种运用模糊算法计算平... 详细信息

海上钻井平台由于工作地点经常发生变化,工作环境条件随之改变,锚泊抛锚方式就要相应更改。本文针对深海半潜平台及其悬链线式系泊定位系统,运用平台与锚链耦合运动时域分析方法,对其水动力性能进行探索,并提出一种运用模糊算法计算平台抛锚方式优化设计方法,此方法可使钻井平台在风暴自存工况和钻井工作工况下更快更好地找到最佳抛锚方式。以一典型的半潜式钻井平台为例进行数值模拟,结果表明本文提出的方法是可行的,能够很方便地找到比较好的抛锚方式来满足相关要求。这种锚泊优化设计方法可为平台及其系泊系统设计提供参考。

关键词：半潜式平台系泊系统水动力性能时域耦合分析模糊方法

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作业水深对浮式平台气隙的影响机理研究

船舶力学 2019年第10期23卷 1187-1197页

作者：沈中祥刘寅东霍发力尹群江苏科技大学土木工程与建筑学院江苏镇江212003 江苏科技大学海洋装备研究院江苏镇江212003 大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026 江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

本文结合模型试验,基于数值重构后的计算模型,采用时域全耦合分析方法,探索了作业水深对平台气隙的影响规律;针对作业水深对浮式平台系泊系统刚度、系泊力的影响特性进行了深入分析,揭示其对气隙的影响机理。研究结果表明:浮式平台关注... 详细信息

本文结合模型试验,基于数值重构后的计算模型,采用时域全耦合分析方法,探索了作业水深对平台气隙的影响规律;针对作业水深对浮式平台系泊系统刚度、系泊力的影响特性进行了深入分析,揭示其对气隙的影响机理。研究结果表明:浮式平台关注点处负气隙对作业水深的影响较敏感,平台的运动响应能量谱受工作水深的影响显著,在同等环境工况下,关注点处负气隙随着作业水深的增加进一步加剧。随着作业水深的增加,系泊系统刚度呈现出减小趋势,平台系统的恢复力变弱,平台的运动增强,导致平台的垂向位移发生变化,平台发生负气隙的概率增大。水深变化引起的波浪砰击严重影响平台作业安全,在实际工程设计中要充分考虑工作水深对平台气隙运动的影响。

关键词：作业水深浮式平台气隙系泊刚度系泊力