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重庆交通大学学报（自然科学版） 2018年第4期37卷 121-127,132页

作者：张婧邵龙吴洵闫岩江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003

为探讨深水浮式生产储油卸油装置(FPSO)系泊系统的定位特性,以单点系泊FPSO为研究对象,从6自由度运动和系缆张力响应比较了张紧式和悬链线式系泊系统对于平台水动力性能影响。结果表明:张紧式系泊系统可有效控制深水FPSO动力响应。针对... 详细信息

为探讨深水浮式生产储油卸油装置(FPSO)系泊系统的定位特性,以单点系泊FPSO为研究对象,从6自由度运动和系缆张力响应比较了张紧式和悬链线式系泊系统对于平台水动力性能影响。结果表明:张紧式系泊系统可有效控制深水FPSO动力响应。针对张紧式系泊FPSO,采用非线性时域耦合数值方法对系泊系统进行分析,研究系泊布置方式(系缆根数、组式和分式布置、内转塔位置及系泊缆与海底夹角)对于其水动力性能的影响。结果表明:增加系缆根数、分式布置可以较好地降低船体的运动响应;选取合适的内转塔的位置和系泊缆与海底夹角布置方案,将可有效地降低船体运动响应及系泊缆张力。

关键词：船舶工程单点系泊深水FPSO 张紧式系泊系统动力响应系泊布置

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深水系泊线松弛-张紧过程变化的运动特性分析

深水系泊线松弛-张紧过程变化的运动特性分析

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作者：索云飞大连理工大学

学位级别：硕士

深水张紧式系泊系统常采用链-纤维缆-链的结构形式,系泊线在随浮体运动过程中可能会出现松弛-张紧的往复转化,使系泊线内动张力幅值显著提升。瞬时大幅增高的动张力即定义为冲击张力,冲击张力会导致系泊线发生断裂,使系泊系统失效,对浮... 详细信息

深水张紧式系泊系统常采用链-纤维缆-链的结构形式,系泊线在随浮体运动过程中可能会出现松弛-张紧的往复转化,使系泊线内动张力幅值显著提升。瞬时大幅增高的动张力即定义为冲击张力,冲击张力会导致系泊线发生断裂,使系泊系统失效,对浮体结构安全生产造成严重影响。国内外对张紧式系泊系统进行了广泛的研究,但是侧重点多在于纤维系缆的动刚度特性、与浮式平台的耦合运动等方面,而对系泊线松弛-张紧变化的运动过程,以及系泊线内冲击张力产生的影响因素及变化规律尚不十分明确。因此,对深水系泊线松弛-张紧过程变化的运动特性进行研究十分重要。本文主要针对深水张紧式系泊线在松弛-张紧变化过程中的运动响应问题开展具体研究工作。通过在系泊线顶端施加正弦位移激励,调整改变激励的频率与幅值,计算分析系泊线中动张力的变化规律,研究系泊线中呈现松弛-张紧变化的运动过程,提取系泊线中产生的冲击张力,并分析比较系泊线预张力、长度等因素对冲击张力的影响规律。首先,基于ANSYS 18.1有限元分析软件,对张紧式系泊线进行建模,保证有限元数值模型受力与约束条件与原型系泊线保持一致,利用“生死开关”功能实现系泊线松弛-张紧过程的模拟,当单元应力为0时,关闭单元,应力大于0时,单元参与计算。通过算例验证数值模型计算结果的可靠性与准确性。然后,选取系泊线初始预张力、系泊线弹性模量、截面直径和长度等参数进行改变,基于已建好的数值模型,对系泊线顶端继续施加正弦位移激励,计算系泊线的运动响应,通过改变激励频率与激励幅值,研究系泊线进入松弛-张紧运动状态的变化过程。最后,提取各激励工况下系泊线中节点运动轨迹与动张力时程,对数据结果进行处理分析,总结出现松弛-张紧变化的临界激励幅值与频率关系,以及相关参数对冲击张力的影响及变化规律。结果表明,系泊线顶端位移激励沿系泊线轴线方向的激励分量是引起系泊线发生松弛-张紧的主要原因。提高系泊线初始预张力,选择弹性模量大,截面直径小的缆材,并使系泊线长度尽可能短,会使系泊线运动保持张紧状态,避免冲击张力的产生。本文研究结果对进一步探究系泊系统中冲击张力的产生机理及其设计和安全评估具有参考意义。

关键词：张紧式系泊系统松弛-张紧运动特性冲击张力

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圆筒型FPSO张紧式系泊运动安全性能评估

圆筒型FPSO张紧式系泊运动安全性能评估

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作者：袁柱哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

浮式生产储油船(FPSO)作为我国南海海域集海洋石油生产、储存、处理、卸载等功能的重要石油开采平台,配备了张紧式系泊系统的圆筒型FPSO相比配备单点系统的船型FPSO可大幅降低海洋石油开采投入成本,但在设计过程中,如何对圆筒型FPSO的... 详细信息

浮式生产储油船(FPSO)作为我国南海海域集海洋石油生产、储存、处理、卸载等功能的重要石油开采平台,配备了张紧式系泊系统的圆筒型FPSO相比配备单点系统的船型FPSO可大幅降低海洋石油开采投入成本,但在设计过程中,如何对圆筒型FPSO的运动特性进行快速分析以及对拥有非线性刚度的张紧式系泊系统进行准确的时域分析,从而确保其在极端工况下的最大偏移量及最大系泊张力在安全范围内,此问题仍待解决。本文基于三维势流理论,考虑聚酯纤维缆的动态刚度特性,对圆筒型FPSO运动特性及张紧式系泊系统聚酯纤维缆成分的动态刚度问题进行研究,实现极端工况下平台最大偏移量及最大系泊张力的快速分析。针对南海海域环境,选取某中等水深环境下的圆筒型FPSO及其张紧式系泊系统为研究对象,对张紧式系泊系统的设计分析方法进行研究:基于三维势流理论对圆筒型FPSO进行水动力计算分析,通过与圆筒型FPSO水池试验结果的对比,验证圆筒型FPSO模型的准确性;在验证模型准确性的基础上,对圆筒型FPSO及其张紧式系泊系统依次选取上下边界刚度模型及静-动刚度模型进行百年一遇海况下的时域计算,基于计算结果对比两种刚度模型的最大系泊张力、最大偏移量及两种模型在计算效率和计算精度上的差异;对两种张紧式系泊系统模型的计算结果进行对比,并基于两者计算结果趋势上的一致性以及计算精度和计算效率上的差异性;提出一种改进的张紧式系泊系统分析方法,并对圆筒型FPSO的张紧式系泊系统的浮筒大小进行改善,结果表明改善后的张紧式系泊系统分析方法可以在保证计算效率的前提下提高计算的准确性。对中国海洋石油有限公司在南海海域圆筒型FPSO运动特性及张紧式系泊系统分析方法的研究,可以一定程度上实现工程中对圆筒型平台的水动力快速分析,对于不同张紧式系泊系统方案在全海况下的安全性验证提供分析精度高、计算时间短的分析方法,为圆筒型平台及其张紧式系泊系统方案的初步设计与方案改善节省计算时间,对于南海海域边际油田油气开发具有一定的参考价值。

关键词：圆筒型FPSO 张紧式系泊系统上下边界刚度模型静-动刚度模型

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深水半潜式生产平台运动及环境载荷试验研究

深水半潜式生产平台运动及环境载荷试验研究

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作者：姜峰哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

深水半潜式生产平台是具备生产、加工、外输等多功能的半潜式平台。半潜式生产平台的下浮体主要采用四立柱加环型浮箱的结构型式,加强了下浮体的总体强度;半潜式生产平台的甲板面积大,装载能力强,有利于在深海环境生产作业。由于在深水... 详细信息

深水半潜式生产平台是具备生产、加工、外输等多功能的半潜式平台。半潜式生产平台的下浮体主要采用四立柱加环型浮箱的结构型式,加强了下浮体的总体强度;半潜式生产平台的甲板面积大,装载能力强,有利于在深海环境生产作业。由于在深水区域工作,半潜式生产平台会受到更为恶劣的环境条件,并且过大的运动会对立管等生产设备产生较大的危害,因此对系泊系统的性能有着更高的要求,所以选用性能更好的张紧式系泊系统作为半潜式生产平台的系泊系统。因此需要设计一套合适的张紧式系泊系统来保证半潜式生产平台正常作业,并通过对半潜式生产平台及其系泊系统的运动和环境载荷进行试验研究,证明张紧式系泊系统设计的合理性,为半潜式生产平台及张紧式系泊系统的设计提供参考依据,具有一定的实际工程意义。本文对半潜式生产平台的水动力性能和张紧式系泊系统的设计进行分析,通过模型试验与数值计算方法研究半潜式生产平台在实际海况环境条件下的运动响应与环境载荷的情况。主要内容包括:1)根据半潜式生产平台的总设计图,运用浮式平台水动力性能计算理论和数值计算软件,对半潜式生产平台的水动力参数进行计算,分析半潜式生产平台的水动力性能。2)根据API规范和已有的工程经验,通过实际的海洋环境资料,为半潜式生产平台设计一套张紧式系泊系统,并对张紧式系泊系统进行性能分析。3)通过模型试验的方法,对半潜式生产平台所受的环境载荷进行研究,从而模拟出半潜式生产平台在实际环境所受到的环境载荷。由于水池深度的限制,需要对张紧式系泊系统进行等效截断设计,然后对半潜式生产平台及系泊系统进行模型试验,根据得到的试验结果分析半潜式生产平台水动力性能以及系泊状态下半潜式生产平台的运动和张力响应,对张紧式系泊系统的设计进行验证。4)根据半潜式生产平台模型试验结果,对半潜式生产平台及张紧式系泊系统进行耦合分析。并利用数值的重构和外推获得半潜式生产平台及张紧式系泊系统在实际海况下的运动与张力响应情况,为半潜式生产平台及张紧式系泊系统的设计提供依据。

关键词：半潜式生产平台张紧式系泊系统环境载荷运动响应混合模型试验

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极端载荷下半潜式平台系泊方法及性能对比

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中国海洋平台 2022年第5期37卷 18-24,61页

作者：闫宏生高率群李怀亮于文太孟祥伟天津大学建筑工程学院天津300072 海洋石油工程股份有限公司天津300452

以某深水半潜式平台为研究对象,针对1400 m工作水深的12点系泊系统,采用时域耦合分析方法对比分析南海某设计工况下张紧式系泊与悬链线式系泊平台的运动响应和系泊缆动力特性,进而研究极端载荷作用下受力最大的系泊缆断裂时二者的变化... 详细信息

以某深水半潜式平台为研究对象,针对1400 m工作水深的12点系泊系统,采用时域耦合分析方法对比分析南海某设计工况下张紧式系泊与悬链线式系泊平台的运动响应和系泊缆动力特性,进而研究极端载荷作用下受力最大的系泊缆断裂时二者的变化情况。结果表明:与悬链线式系泊相比,无论是完整状态抑或是破断状态,张紧式系泊均具有更好的系泊性能,但聚酯缆材料的刚度非线性程度较大。分析结果可为系泊系统的设计与选择提供参考。

关键词：半潜式平台张紧式系泊系统悬链线式系泊系统时域耦合系泊破断

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