深水半潜式钻井平台锚泊定位系统安装工艺的研究

深水半潜式钻井平台在深海定位时对其整个锚泊系统性能要求非常高,要求锚机在收抛锚以及锚泊定位过程中给锚链提供很高的拉力和刹车力,并要求其控制系统具有齐全的功能、高度自动化控制、完善的报警系统等。然而,复杂的锚泊定位系统,诸多的轴系、齿轮传动机构,致使在海上定位过程中的锚泊设备长期处于承受巨大的作用力的状态。为了确保锚泊定位系统在定位过程中正常工作、保证平台的定位精度,就要求其具有精确的安装精度和完善的安装工艺。论文以深水半潜式钻井平台为例,讨论了整个锚泊定位系统的安装工艺。     

锚泊定位系统锚链轮及其机架强度有限元分析

锚泊定位系统是海洋平台定位系统中十分重要的设备,通过锚链轮对锚链的动力收放实现张力控制进而完成海洋平台定位。针对某一瞬时锚链和锚链轮啮合传动,建立锚链轮及其机架的有限元模型,进行受力分析,验证锚链轮及其机架设计强度的正确性,为锚泊定位系统锚链轮及其机架的设计与优化提供一定的参考。     

小型海船锚系布置快速性设计方法研究

由于《海船艏锚泊设计导则》(CB/Z 280-2011)只适用于载重2 000 t以上的钢质海船,未对小型海船的锚泊设计提出指导,故小型海船的锚泊设计需另寻方法。在总结小型海船锚系布置设计特点的基础上,针对小型海船锚链筒的布置即使反复调整其空间位置也难以满足对其长度的要求等问题,通过对锚链筒位置的几何模型进行分析,采用解析几何法解决了锚链筒的定位;基于CAD二次开发,实现了锚链筒最优位置确定。经验证,该方法速度快,能满足小型海船锚系布置的要求。     

南海极浅水下浮式平台锚泊系统数值计算和模型试验对比

依托南海近岛礁地形,设计了一套悬链线式平台锚泊定位系统。通过数值计算结果和模型试验结果进行对比,分析该锚泊系统的定位能力。试验模拟了各种风浪流等海洋条件,详叙了模型试验的具体过程。通过对比分析数值计算和模型试验的统计数据,分析数据差异的原因,以期较为准确地预报该半潜平台作业时的运动和受力情况,同时也验证了所设计锚泊系统的可行性,为今后新平台和新锚泊方式的开发设计提供依据。     

定位方式对浮式半潜平台气隙的影响特性及机理研究

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.     

敷缆船作业锚泊设计分析

为保证敷缆船在敷设海底电缆过程中锚泊的安全性,以某敷缆船为研究对象,采用SESAM和OrcaFlex软件分析敷缆船作业过程中其系泊锚链的受力特性,对比2种抛锚长度布置方案下锚泊系统在移位和移锚过程中的受力特点。结果表明,在敷缆船移位过程中,其锚泊系统的布置方式对系统的安全性有重要影响,计算结果可为敷缆船的设计提供参考。     

定位方式对浮式半潜平台气隙的影响特性及机理研究（英文）

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。     

锚链直径对船舶锚泊能力的影响

从减轻船总体负担、采用链径更小的海洋系泊链的设计需求出发,以单个链环为微元对锚链在锚泊状态所形成悬链线方程进行推导,建立锚链在典型锚泊状态下的悬链线方程,并以此为基础完成不同链径锚链在抛锚长度、最大可承受环境力、最大抛锚深度等方面的计算分析。结合计算结果和船舶实际使用情况,对采用不同链径锚链的锚泊能力进行综合分析后认为,虽然链径较粗的锚链的理论锚泊能力较强,但若采用霍尔锚等非大抓力锚,或对锚泊水域面积无明确要求、没有在深水中抛锚的特殊需求等,则可以选用链径相对较细的海洋系泊链代替目前规范中规定的电焊锚链。     

深水悬链锚泊系统等效截断水深优化设计

工程中,常用的深水悬链锚泊线通常是由顶部锚链、中部钢索和底部锚链三段复合而成。该文采用分段外推的数值解法,考虑锚泊线所受的重力、张力、流力以及锚泊线的弹性伸长,利用黄金分割算法求解锚泊线顶端张力对应的顶张角,对其进行静力特性分析。基于混合模型试验方法应用,考虑锚泊系统静力特性相似,采用遗传算法编制开发等效截断水深系统优化设计程序。以一座工作水深为1500 m的深水半潜式平台为例,对其悬链式锚泊系统在700 m水深处进行等效截断优化设计计算,为下一步进行混合模型试验提供参考。     

漂浮式海洋牧场养殖装置系泊系统设计

基于所设计的新型多功能海洋牧场养殖装置结构,设计一套系泊系统,在考虑海况参数、风力机载荷以及水轮机载荷的情况下,利用AQWA软件对平台进行时域分析。对比纯锚链和锚链-钢缆-锚链2种系泊方案在作业及生存工况下的平台运动状况,并根据生存工况下的最大系泊力,设计破损生存工况,并进行系泊系统部分失效分析。研究发现：纯锚链系泊方案下的平台运动幅度更小,锚泊张力安全系数更大,更有利于平台作业,并且在生存工况和破损生存工况下均具有较良好的安全性。     

深水半潜式钻井平台锚泊定位系统调试工艺研究

深水半潜式钻井平台配置的锚泊定位系统界面非常复杂,使系统调试周期长、跨专业协调工作增加及调试难度增加,因此掌握整个锚泊定位系统的调试工艺非常重要。以“海洋石油981”锚泊定位系统为例,分析整个锚泊定位系统的调试工艺,对半潜式钻井平台的锚泊定位系统调试有一定的指导作用。     

极浅水多体波浪能发电装置锚泊系统设计

采用三维势流理论对多体波浪能发电装置进行频域水动力计算,分析极浅水效应和多体间相互作用对单体发电装置的水动力性能的影响。利用Orcaflex软件建立多体波浪能发电装置数值模型,浮体间采用铰接进行连接,并利用弹簧单元模拟发电液压缸的弹性阻尼作用。为极浅水多体波浪能发电装置设计合理的锚泊方案,采用时域动态耦合方法进行分析,同时考虑极浅水效应、多体影响和二阶低频力,根据API规范对自存工况下的锚泊缆强度进行校核,并对确定选用的锚泊方案进行敏感性分析。通过对计算结果进行分析,发现在进行浅水多浮体锚泊设计时,低频波浪载荷、多体相互作用和海底摩擦不可忽视；对于极浅水的锚泊系统设计,Lazy wave 型锚泊形式优于传统悬链线式锚泊。上述研究工作为近海极浅水海域新型海洋能发电装置锚泊系统的设计提供了新的参考和思路。     

作业水深对浮式半潜平台波浪砰击的影响

结合模型试验,基于数值重构和外推的计算模型,采用时域全耦合分析方法,对浮式半潜平台全尺寸锚泊系统以及风、浪、流载荷的联合作用进行模拟,针对动力辅助锚泊定位平台与锚泊定位平台在不同作业水深下的波浪砰击进行对比研究。研究结果表明：浮式半潜平台关注点处波浪砰击次数受作业水深的影响敏感。平台在同等环境工况下,关注点处负气隙以及波浪砰击次数随着作业水深的增加而加剧。动力辅助锚泊定位平台较之于锚泊定位平台的随动性更好,可有效减小平台与水质点的相对运动,作业水深变化引起的动力辅助锚泊定位平台同一关注点的砰击次数、气隙变化以及改善幅值明显优于锚泊定位平台。在平台设计过程中,作业水深对平台气隙和波浪砰击的影响应引起重视。     

深水定位系泊系统关键设备的三链轮锚机控制操作研究

定位系泊系统作为深水半潜式钻井平台的关键设备之一,已广泛应用于深水平台的作业中。介绍了深水定位系泊系统关键设备——三链轮深水定位锚机的主要组成及功能,尤其对它的操作界面及操作流程等进行了重点说明和研究。     

作业水深对半潜平台气隙影响的比较研究

结合水池试验结果,对数值模拟粘滞曳力和辐射阻尼进行了修正。考虑平台所受的风、浪、流载荷以及全尺寸锚泊系统对平台运动的影响,基于锚泊和ATA定位方式,选取四种典型计算工况,对平台在不同作业水深下气隙和波浪砰击进行研究。研究结果表明:平台在同等工况下,工作水深对两种定位方式下平台运动响应能量谱、关注点气隙响应能量谱影响敏感。关注点处负气隙以及波浪砰击次数随着工作水深的增加而加剧。ATA定位平台较之于锚泊定位平台的随动性更好,可有效减小平台与水质点相对运动。工作水深引起ATA定位下平台关注点的砰击次数、气隙变化以及改善幅值优于锚泊定位。在平台设计过程中应该重视工作水深对平台气隙和波浪砰击的影响。     

漂浮式海洋能平台运动响应耦合预报研究

随着海洋工程向远海发展,漂浮式海洋能平台的运动响应预报问题成为研究的热点之一.本文以漂浮式海洋能平台为研究对象,首先基于间接时域法,建立浮式平台时域运动方程,然后基于悬链线理论和全矢量形式的三维集中质量法,建立系泊系统运动方程.在使用自行开发的计算程序对以上方程进行求解获得初值后,以系缆和浮式平台的受力和位移作为2个运动方程的交互输入与输出,建立浮式平台与系泊系统的全耦合计算方法.最后对简化的浮式海洋平台进行计算,分析载体平台的运动响应和系缆受力情况.本文可为解决相关工程问题提供参考和借鉴.     

深水定位系泊系统集成及控制系统研究

采用集中检测及控制技术将深水定位系泊系统集成为一个整体并加以控制,集成及控制系统模拟采样平台的运动坐标数据（采用仿真信号）,检测定位锚机锚索张力及长度,通过传感器检测风向、风速、海流和波浪,并实时显示和信息分析处理,建立适应复杂海洋环境下的多点系泊控制数学模型和算法演算,通过仿真实现深水定位系泊系统的自动定位控制功能。     

动力定位系统的研究与分析

动力定位系统在船舶和海洋工程有着大量的应用,特别是在深水石油开发钻井平台中成为必备的关键设备。海洋钻井平台在钻井作业过程中要求其不受海洋气象环境的影响,保持在一个相对确定的海面位置上。早期浅水浮式钻井平台采用锚定位的方式可以胜任该项作业要求,但随着水深的增加,特别在大于1000米水深时,从技术和经济角度考虑已不能适应实际的需要。本文集中介绍动力定位系统的组成和系统配置,为以后的动力定位系统设计起到一定的借鉴作用。     

深水系泊缆动力特性研究

悬链式系泊缆现被广泛使用于海洋平台的定位中,掌握其力学特性对确保海洋平台的安全有非常重要的意义。使用二维集中质量法建立了单根悬链式系泊缆的力学模型,运动方程通过C#编程语言实现计算并通过算例验证了正确性, 系泊缆动力特性的计算程序采取了动态循环数组存储的方法,节省了存储空间。研究了系缆上端点激励为x轴方向简谐运动时节点19、17、15、13、11和9的运动轨迹以及张力最大值最小值的变化趋势,最后在频域对各节点功率谱进行了分析,并得出一些有意义的结论,为海洋平台的发展以及主动式混合模型试验提供了一定的参考价值。