动力定位作用下S型铺管作业耦合运动分析

文章建立了S型铺管船的船体、托管架和管线动态耦合模型。考虑了海浪、风和海流载荷作用下以及动力定位系统的控制下,分析时域内管道对船舶运动和受力特点的影响。主要包括：建立起重铺管船的动力定位运动模型,建立基于碰撞-接触原理的V型托辊和托管架模型,设计具有PID伺服系统的张紧器模型,提供连接托管架和船尾的非线性弹性铰接模型。进行时域动态模拟得到结果,通过与非铺管作业工况下的运动响应的对比表明,管线对船舶横摇运动影响较大,对纵摇和垂荡运动有一定程度的影响;管道对船舶纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的受力影响极大。     

J型铺管船动力定位性能研究

本文对J型铺管船的静、动态动力定位性能开展研究,得到风速包络线和推力使用率,确定了铺管船能够抵抗的极限载荷,以及在作业工况下推力使用情况。在时域中对动力定位的J型铺管船进行了运动模拟,确定了船舶的定位精度,并对铺管作业对定位能力的影响展开研究,研究了以不同角度进行管道铺设时对推力使用率的影响,在时域中研究并比较分析了进行铺管作业船舶的动力定位精度。本文明确了船舶在铺设管线时的动力定位能力,为工程实践提供参考。     

深水大型起重铺管船S型铺管系统研究

本文以深水大型起重铺管船S型铺管系统为研究对象,简要阐述张紧器、托管架、A&R绞车等主要铺管设备的用途及工作原理,并结合SEMAC1号起重铺管船铺管作业实际流程,将S型铺管系统典型作业流程归纳为四个阶段,即坡口处理、辅线加工、主线加工和移船铺管,并展开介绍S型铺管系统完整铺管作业流程。     

动力定位铺管船耦合运动对管线动态响应影响研究

针对深水铺管船HYSY 201,设计了S型铺管船-托管架-管线全耦合的系统模型,开展波浪中动力定位铺管作业水池模型试验.基于测量得到的铺管船耦合运动响应,采用OrcaFlex软件,预报管线动态响应.针对典型工况,分析铺管船运动和管线动响应特性,讨论铺管船各个自由度运动对管线应力的影响.结果 表明:铺管船的纵摇运动对管线...     

铺管船铺管作业锚泊系统分析

针对海管铺设作业中铺管船的锚泊系统分析,基于三维势流理论,采用ANSYS-AQWA软件,考虑风载荷、流载荷、波浪载荷等因素,建立了铺管船与锚泊系统时域耦合分析方法。在此基础上,针对西气东输香港支线的海管铺设作业,根据作业海区的海况条件,分析了铺管船运动响应与锚泊系统的载荷特性,完成了香港支线海管铺设作业的安全性评估,给出了不同海况下铺管船安全作业的包络曲线。最后,根据评估报告与指导意见,顺利完成了香港支线的海管铺设作业。     

深水S型铺管托管架结构的非参数化敏感性分析

托管架是铺管作业的大型设备,其安全性对作业安全极为重要。针对托管架结构损伤实时监测这一目标,对深水作业状态的托管架结构进行整体和局部刚度校核、强度校核,并用设计波法校核了深海铺管作业的稳定性,在上述所得托管架结构的基本力学数据基础上,对托管架的构件进行了整体变形、局部变形、整体应力分布、疲劳易发点应力水平、关键连接杆应力水平和主弦杆多杆交汇处应力水平的敏感性分析,找出了托管架结构的关键构件,作为实时监测的测量点,为结构损伤实时监测做出了至关重要的准备性工作。     

铰连接在深水S型铺管中的应用

为了能够在S型铺管过程中将管线、船体和托管架三者作为一个整体进行耦合分析,使用势流理论用于计算船体受到的波浪力,广义弹性接触面法模拟托辊与管线之间的接触,采用带有铰接刚度的铰连接来模拟管线的上弯段,集中质量法用于模拟管线的中垂段和下弯段。通过时域全耦合方程将整个系统联立求解,并将这种方法的结果和未考虑上弯段管线接触的结果与实验值进行了对比发现:新计算方法能够使管线受力和船体运动都更为接近于实际值。对管线张力进行了谱密度分析,得到了对管线张力作用较大的频谱范围,为其在不同海况下的适应性提供了技术参数。     

J型铺管船法铺管强度影响因素研究

建立了J型铺管船体与系泊系统/管道的计算模型,并对铺管船体及系泊系统/管道进行了完全时域耦合数值模拟,分析了在不同安装预张力、不同方向波浪入射下管道的受力及强度,给实际铺管作业提供了技术参考。     

托管架结构的动力响应分析

S型铺管法的铺管船、管道与托管架之间存在很强的动力耦合作用,难以依靠理论或数值方法准确地得到管道对托管架的动力作用。因为设计荷载的未知,托管架在铺设时的动力响应也难以确定。本文提出了一种能够分析托管架动力响应的方法,利用模型试验测量托管架的托辊动荷载,并建立原型托管架的有限元模型,将托辊动荷载及船体运动作为时域分析的荷载和边界条件引入有限元模型,并根据工程规范对托管架的动强度和动刚度分别进行了验证。     

内流对顶张力立管动力响应影响分析

文章分析了内流对顶张力立管在波浪和海流激励下的动力响应的影响.考虑内部流动流体的动能采用功能原理建立了立管的运动控制方程.然后采用伽辽金有限元法得到了非线性矩阵方程,并在时域内编制了相应的求解程序.最后对立管的动力特性和动力响应进行了详细分析,主要分析了内流等对其的影响.结果发现内流对动力响应有重大影响,其影响在分析中不可忽略.     

深水铺管起重船总体设计

本文以"海洋石油201"为例简要介绍了深水铺管起重船的技术要点,对总体设计的主要难点做了分析探讨,包括总布置、船舶运动性能、铺管系统计算及布置和动力定位系统配置等。对影响总体布置的铺管系统、大型起重机、锚泊定位或动力定位系统、舱室系统等特点作了介绍,对船舶的运动性能做了简单的叙述,对铺管系统及影响铺管系统的因素做了分析,对动力定位特别是动力定位3系统做了介绍。     

深水S型铺管的管道形态与内力计算程序开发

深水海底管线的铺设主要采用S型铺管的方式,在铺管船船尾设有托管架以支撑和保护管道,并控制管道入水的角度,保证管道安全。依托某深水铺管船项目,根据S型管道的特点,将其分为上弯段、中间段和下弯段三部分进行力学分析;利用MATLAB软件编写程序,计算不同铺设工况下的管道形态和内力,以OFFPIPE的计算结果为参照,验证本程序的可靠性和准确性。针对在实际铺管过程中并不能保证管道与每个托辊都接触的问题,在程序中设定指定托辊不接触的情况。计算结果表明,该工况下管道在后一个托辊处将受到较大弯矩作用,可能引起失效,应引起关注。     

深水S型铺管作业中托管架多参数优化

合理地调整托管架滚轴位置,可以保证深水S型铺管作业安全,提高铺设效率。基于集中质量法理论,考虑海床、海流的影响,建立深水S型铺管的三维管线数值模型,用Newton-Raphson法展开,对离散型托管架模型进行静力迭代求解。在静力求解基础上,以管线最大弯矩最小为目标函数,用进化差分算法对离散型托管架的滚轴高度和每段托管架的角度等众多参数进行优化。通过算例验证了优化方法的有效性。优化后的弯矩可比原设计减小10.9%。     

3000t铺管起重船铺管作业锚泊定位系统设计研究

针对3000t铺管起重船铺管作业时锚泊定位系统的复杂性及强非线性问题,采用准静力法将铺管作业时变连续的锚泊定位系统分解成若干个离散确定时不变的锚泊定位系统,然后对每个离散后的锚泊定位系统作时域动力分析,并将铺管线作为附加的锚泊线处理,此法是比较有效且合理地设计铺管船铺管作业时锚泊定位系统的方法。     

先进深水S型铺管船及其深海开发应用前景分析

铺管船作为管道铺设的重要海洋工程装备,其性能是深海铺管的关键。针对当前国内外深海铺管船发展,从铺管方式和船体性能两方面进行了分析归纳,对深海管道S型铺设的特点及关键设备进行了分析,讨论了S型铺管船在深海应用的发展趋势。     

铺管船定位作业时的建模与分析

建立了J型半潜式铺管起重船非线性船舶运动数学模型和环境模型。采用自然悬链线法得到管道对船舶的近似动态水平作用力模型,给出了随着船体运动管道受到的作用力和管道形状的变化。针对铺管作业时张紧器和管道间的恒张力问题设计了控制器,控制器限制了船舶的运动和管道作用力的变化率,从而使管道和张紧器之间不会出现滑动,保证了铺管作业的安全性。     

深水海底管道S型起始铺设中海管的完整性评估

以中国南海荔湾深水气田开发项目为依托,以具备动力定位的HYSY201作为铺管船,开展深水海底管道S型起始铺设过程中海管的结构完整性评估。采用海管、铺管船、起始缆、起始端PLET和辅助浮筒系统耦合动态分析方法,通过合理设计托管架半径、海管离去角、海管铺设张力以及作业气候窗,使得在整个起始铺设和正常铺设过程中,海管的Von Mises应力、结构应变以及局部屈曲均满足设计及规范要求。     

S型铺管船固定式托管架设计

以某铺管船设计项目为依托,本文介绍了固定式托管架的基本设计、结构设计和连接锁紧装置设计及计算。该托管架总长约79 m,高约7 m,铰点间距15.5 m,可应用于水深最大为350 m、管径为4 in～60 in（1 in=2.54 cm）的管线铺设,并可在5级海况（风速22.7 m/s,有义波高4.0 m）下待命而不弃管。     

“海洋石油201”深水起重铺管船动力定位能力分析

深水起重铺管船是深水油气资源开发的重要装备,其定位系统定位能力是起重铺管船的关键设备之一。以我国首艘深水起重铺管船"海洋石油201"为研究对象,参考相关规范和经验公式,计算了船舶在设计海域受到的环境载荷,并根据API规范的推荐要求,对船舶动力定位系统的定位能力进行了分析。     

张力腿平台水动力响应分析

张力腿平台作为一种典型的深水浮式平台,具有半顺应半固定的运动特征.本文以1000米水深TLP平台为例,详细叙述了TLP平台水动力分析的过程和方法,包括有限元模型的建立,水动力特征的计算,水动力荷载响应的计算以及运动响应分析.