改进遗传算法在锚泊系统张力优化中的应用

为使锚泊系统能根据船舶使用环境,合理地调整锚链张力来保证船舶作业安全和定位要求,其张力的优化分配是必要的。在研究锚链张力优化模型和遗传算法基础上,针对遗传算法早熟收敛,后期搜索迟钝及多样性保持不好的缺点,采用个体相似度交叉配对策略,改进交叉、变异自适应操作、非线性规划;量子化编码,旋转门动态调整及自适应量子变异、灾变的措施改进遗传算法,并将改进算法应用于1 000 t应急打捞起重船锚泊定位系统张力优化中,仿真结果及性能分析表明该方法全局搜索能力和收敛性能明显提高。验证了改进张力分配算法的合理性和有效性。     

大型工程船舶锚泊移位系统研究

为了实现大型工程船舶的准确定位和移动,结合船舶锚泊系统模型,提出了以实现所有锚链张力值方差最小为目标函数的最优控制策略,制定了移位系统控制方案,并根据水平面至导缆孔部分锚链和水下锚链受力的不同,采用系数法将整条悬链线等效为两成分锚泊线,对传统悬链线方程作出改进.具体算例和分析表明:改进的悬链线方程更符合实际工程情况,采用该最优控制策略设计的移位方案简单可行,实现了锚链张力的合理分布和船舶的准确移位.     

非均匀条件下的船舶锚链静力特性快速计算

为探索锚泊船偏荡时船与锚链相互作用问题,开展了非均匀条件下锚链静力特性的快速计算研究。采用分段外推-校正方法计算了锚链张力、顶端倾角、悬垂线形状及长度。通过寻找锚链悬垂线最低点位置以及预估顶端倾角的方法来增加求解速度,实现了快速运算。     

多点锚泊定位系统布锚夹角的影响及优化分析

[目的]为优化布锚夹角并满足锚泊线的强度要求,提出一种计算锚泊系统静回复力的方法。[方法]使用该方法,研究布锚夹角对平台静回复力、艏向变化及锚泊线受力均匀程度的影响。利用改进的遗传算法,优化布锚夹角,并从2个方面提高算法精度:一是通过对3种因素(静回复力大小、静回复力对扰动方向的敏感程度、锚泊线的受力均匀程度)的影响分析人为生成初始种群;二是结合自适应算法加强局部搜索能力。[结果]结果显示,改进后的遗传算法拥有更高的优化精度,把优化后的结果反馈给锚泊系统受力模型,可降低锚泊线对破坏强度的要求。[结论]所做研究可为锚泊系统布锚夹角及锚泊线材质的选择提供参考。     

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。     

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。     

三维锚泊系统时域计算分析

通过采用在频域内对浮体运动方程求解并将计算结果转换为时域结果,同时与锚链线运动时域方程耦合求解锚泊浮体在限制工作水深的运动位移与锚链线上的张力.采用一种考虑锚链线上各种受力的三维锚链线模型来计算锚链的位移与受力.通过对计算结果的分析表明,本方法简单、实用,可以提供具有工程精度的锚泊性能预报.     

海洋半潜式平台多点锚泊系统设计与分析

海洋平台能否准确定位关系到平台能否正常作业。论文以8锚链对称布置半潜式平台为例,应用悬链线方程,编制程序计算了单根锚链的长度,并分析了锚链的静力特性;对多点锚泊定位系统进行了静力分析,计算多点锚泊系统的预张力及在任意偏移角度和位移下的回复力,得到锚泊系统的静力特性和刚度系数。结果表明,该锚泊系统水平回复力的大小与浮体的偏移位移成正比,而方向相反,系泊刚度系数可用于动力分析。该方法可用于其它类型的多点锚泊定位系统的计算分析。     

基于神经网络和遗传算法的系泊线长度参数优化

摘 要: 针对多成分系泊线三段长度如何取值的问题,采用一种基于神经网络和遗传算法对深海多成分锚泊系统长度进行优化。应用AQWA软件计算多点系泊FPSO,其时域结果直接用于训练BP神经网络。从而利用神经网络的非线性映射功能构建替代锚泊时域计算网络,大大缩短了优化所需的时间。以FPSO最小平面运动值为目标函数,锚链破断强度作为约束条件,采用遗传算法优化系泊长度。计算结果表明,与传统设计的锚泊长度相比,优化后FPSO在各个浪向下纵荡横荡值均能减少20%以上。 关键词:系泊;神经网络;遗传算法;优化     

浮标在波浪中的试验研究

对于用于测量目的的浮标来说,为了保证仪器仪表的正常工作,浮标在波浪中的运动要受到一定的限制,因此必须采取合适的锚泊系统.本文针对一三锚系统进行了波浪水池中的模型试验,浮标由三根锚链系泊,每根锚链在靠近浮标处都放置一个浮筒.试验结果表明,此锚泊系统能满足浮标的运动,锚链张力也比较小,具有较好的工程应用价值.     

深水系泊系统静力特性快速计算方法研究

为研究深水系泊系统静力特性,以工作水深为320 m的转塔式浮式生产存储系统为例,首先计算出每种类型锚泊线的水平张力TH-水平跨距X曲线、上端系缆点水平移动距离、每根锚泊线新的水平跨距,插值求出此时的每根锚泊线水平张力,投影合成后即得上端系缆点移动后的系泊系统X方向水平恢复力,垂直方向的恢复力计算方法与此类似。相应计算结果与Dynfloat软件结果相吻合。     

船舶操纵模拟器中的系缆张力模型

建立了可适用于6个自由度船舶操纵运动数学模型的系缆张力计算模型。系缆的应变满足虎克定律,利用悬链线方程和虎克定律推导出的系缆无应力长度的计算公式,根据计算出的系缆无应力长度和系缆的实际长度的对应关系,用试算法计算系缆张力;否则,忽略系缆的自重,通过由系缆的应变曲线图拟合的多项式来计算系缆张力,并分别计算了系缆的水平张力和竖直张力。进行了系缆破断强度的计算,并对系缆张力是否超出安全负荷以及系缆是否破断进行了判断。计算实例验证了模型的正确性和实用性。     

复杂系泊系统静力特性快速计算方法研究

以一工作水深为375 m的转塔式浮式生产存储系统(FPSO)为例,研究了复杂系泊系统静力特性计算方法.基本思路是,首先计算出每种类型锚泊线的水平张力TH-水平跨距X曲线,以离散点的形式给出;然后依次给出上端系缆点水平移动距离,相应的计算每根锚泊线新的水平跨距,再根据这些新的水平跨距在对应的TH-X曲线中插值求出此时的每根锚泊线水平张力,将其向X轴正方向投影,合成后即得上端系缆点移动后的系泊系统X方向水平恢复力.对垂直方向的恢复力计算方法与此类似.计算结果与Dynfloat软件结果吻合得很好.此方法简单直观,容易理解,且耗时较少,比较适用于复杂系泊系统静力特性计算.     

单点锚泊船锚链线水平摄动分析

为研究单点锚泊船在外力作用下的低频运动锚链线的恢复性能的问题,利用锚链线的静力特性推导出锚泊线方程,考虑水深、水平位移、单位锚链重与水平作用的关系,同时通过水平作用力与顶端水平位移进行参数摄动分析,以偏微分的方法推导了锚泊线恢复性能系数方程,并结合水平力参数摄动法分析锚泊线的恢复作用性能。计算结果验证了恢复系数具有明显的非线性,所得恢复性能方程及摄动分析结论对工程实践及锚泊(防走锚)预警系统的理论研究具有一定的参考意义。     

深水单根多成分系泊缆的静力分析

给出基于悬链线方程的深水单根忽略弹性的多成分系泊缆的静力分析方法,并以一工作水深为1000 m的两成分系泊验证该方法的正确性。运用迭代法和二分法相结合的计算方法准确、快捷地得到系泊缆形状关键数据,绘制悬链线图,完成系泊的静力分析。最后计算工作水深为2000 m的三成分系泊缆的静力特性,并给出张紧状态时的水平预张力。     

深海系泊缆的动刚度特性

针对纤维缆在交变载荷作用下存在的动刚度问题,基于集中质量法的思想建立了系缆的动张力计算模型,编制了能够有效分析系泊系统动力响应的源程序.将张力程序计算结果与商业软件计算结果进行对比,验证了算法程序的准确性,并在此基础上分析了纤维缆复杂的应力应变行为,采用统计的原理计算平均张力和张力幅值,将动刚度引入模型中探究其对系泊张力的影响.此外,分析系统在不同运动形式及环境载荷下的张力结果,研究考虑动刚度后系统参数对系泊张力的影响规律.     

深水悬链锚泊线疲劳性能评估

以某座Spar平台的单根锚泊线为对象进行疲劳性能研究,采用钢链-钢索-钢链三段组成的悬链式锚泊线.基于非线性有限元方法计算锚泊线的动力响应.选取锚泊线上端钢链与上部结构、钢索与钢链的链接点,采用雨流计数法对其应力时程曲线计数得到各短期海况下的疲劳荷载谱.根据Miner线性累计损伤理论,分别得到三个危险链接点在长期海况下的疲劳损伤,对锚泊线的疲劳性能进行评估.     

西非海域FPSO多点系泊系统的疲劳寿命分析

文章首先采用三维频域理论分析西非海域FPSO的水动力性能,得到船体各自由度的运动响应,慢漂载荷,附加质量和势流阻尼等;随后,利用分块法将波浪散点图离散为若干个海况,基于准动态方法对多点系泊系统进行分析,得到各海况下船体的漂移和各系泊缆的张力;最后,结合前两步的计算结果,采用T-N曲线,雨流计数和Miner线性累计损伤理论对系泊缆的疲劳寿命进行预报。研究结果表明,各系泊缆的疲劳寿命沿长度方向的分布趋势基本一致,锚链顶端和触底部分的疲劳寿命较短。此外,西非海域的涌浪对系泊缆的疲劳损伤较大,系泊设计时应予以重点关注。