暑假带孩子去哪里旅游最好袁洪涛;曾骥;莫建;康庄;王超;王钰涵选对池塘钓大鱼
【摘 要】The motion responses and mooring strength of a 150 000-ton FPSO in 500-year extreme sea conditions have been studied , and technical analysis for the basic design and detailed design of the FPSO is provided .The effects of 500-year wave dominated condition ,500-year wind dominated condition and 500-year current dominated condition on 150 000-ton single-point mooring FPSO motion response have been calculated by AQWA and OR-CAFLEX.The calculation results show motion responses in ballast condition are bigger than those in fully loaded condition, and motion responses of 500-year wave dominated condition are bigger than that of 500-year wind and current dominated condition .When directions of wave , wind and current are at angles , the motion responses are large.%针对500年一遇的极端海况条件，对15万吨深水单点系泊系统FPSO的运动响应和系泊线受力特性进行了研究，为FPSO后续的基本设计和详细设计提供技术分析依据。基于水动力计算软件AQWA和ORCAFLEX，分别研究了500年一遇海况波浪主控环境条件、风主控环境条件、流
主控环境条件对15万吨深水单点系泊FPSO运动响应的影响。计算结果表明：压载状态下运动响应幅值普遍大于满载状态下的运动响应幅值，波浪主控环境条件对FPSO运动响应的影响要明显大于风流主控环境条件，且风浪流成夹角作用时FPSO运动响应更大。
【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2015(000)002
【总页数】akb486页(P108-113)
【关键词】极限海况;单点系泊FPSO;运动响应;系泊受力
【作 者】袁洪涛;曾骥;莫建;康庄;王超;王钰涵
【作者单位】上海外高桥造船有限公司，上海 200137;上海外高桥造船有限公司，上海 200137;上海外高桥造船有限公司，上海 200137;哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨150001;上海外高桥造船有限公司，上海 200137;上海外高桥造船有限公司，上海 200137
【正文语种】中 文
【中图分类】U661.32
随着全球变暖，极端气候环境现象越来越频繁，某些极端的风浪流环境已经超出了海上设施的极限能力.在科学理解极端工况，建立极端工况分析模型以及在确保工作人员安全的前提下，正确评估船体的实际抗风浪流能力，减少船体结构的损坏，防止海洋污染是目前急需解决的问题.
FPSO在生命周期内都固定在目标海域，即使在百年一遇的极端海洋环境，也不会解脱进行避航作业，所以在各种海洋环境条件对FPSO的运动性能和系泊系统总体性能的预报也势在必行.目前，有关极端海况条件下海上浮体运动响应的文献并不是很多，而且大多集中在百年一遇的工况.文献［1］中分析了百年一遇极端工况下FPSO系泊系统静态和动态响应.文献［2］中运用先静力在位分析，再利用海洋环境回归参数进行倒塌分析得到导管架平台在极限环境条件下的极限承载力.文献［3］中在时域分析时考虑系泊系统与FPSO的耦合作用，预报南海500年一遇季风和500年一遇台风极端海洋环境条件下的运动响应和系泊缆受力，并在试验水池进行FPSO在500年一遇台风和500年一遇季风条件下的模型试验，
而且试验结果与数值结果吻合良好.文献［4］中对工作在墨西哥湾海域转塔系泊方式FPSO在百年一遇极端海况极端条件下的运动响应进行研究，分析了FPSO在百年一遇极端海洋环境中的运动性能以及系泊线受力.文献［5］中对塔系泊方式FPSO在线性和非线性环境条件的运动响应分别进行了数值和试验研究.文献［6］中研究了百年一遇的飓风环境中内转塔系泊的FPSO的运动响应，并且进行时域分析计算，得到了FPSO在飓风环境运动时历曲线.文献［7］中对单点系泊系统FPSO在瞬时风速可达50 m/s的暴风海况条件下的运动响应分析计算.文献［8］中采用时域耦合分析方法对单点系泊系统FPSO在914.4 m水池、1 828.8 m水池以及3 048 m水深的运动响应做分析研究，分析过程中考虑立管和系泊缆的耦合作用，并对不同阻尼系数对FPSO运动响应影响进行比较分析，研究结果表明建立全耦合FPSO数值模型是有必要的;文献［9］中定量分析了系泊系统不同参数对FPSO系统抵抗环境载荷能力的影响;文献［10］中采用理论结合试验的方法研究了试验过程中，不同的系泊缆参数对实验准确性的潜在影响;文献［11］中探究了布链形式、预张力对系泊系统整体的影响，提出了适合于环境载荷的大型集装箱船码头系泊形式.文中主要分析了500年一遇波浪主控环境条件下Nominal波峰Tp，95%Tp 和 97% 有义波高 Hs，90%Tp和 92%Hs，85%Tp和87%Hs，500年一遇海况风主控环境条件，500年一遇海况流主控环境条件，为F
PSO的基本设计和详细设计提供依据，用数值模拟的方法预报极端海洋环境下的运动响应和系泊系统总体性能，获得的结果对于今后海洋工程领域的研究具有参考意义.
1 锚泊系统的耦合分析
1.1 FPSO辐射绕射分析
在进行时域耦合分析之前，必须运用三维势流理论对平台进行辐射绕射分析.通过运动方程式(1)，求解在不同的波浪入射角和频率的规则波下平台的运动响应，即RAO.
式中:Ms为平台质量矩阵;Ma为平台附加质量矩阵;C为平台阻尼矩阵;Ks为平台总刚度矩阵;F为平台受到的波浪力矩阵;ω为入射波频率.
1.2 系泊线受力分析
怎么看内存AQWA软件采用基于悬链线法有限元法分析系泊线静态受力，具体的悬链线方程式见(2～5)，动态受力采用集中质量法.应用离散思想对系泊缆进行分段，段与段之间通过有质量的节点进行连接，段是没有质量的且被看作是刚体或者弹性体，同时假设系泊缆的重力、浮
力、惯性力以及流体拖曳力等都集中作用于节点上，每段系泊缆的质量、附连水质量和流体拖曳力平均分配到每段两端的节点上.
式中:H为系泊线顶部水平张力;l为单位长度;V为系泊线顶部垂向张力;T为总张力;L为系泊线未变形的原长;AE为单位长度系泊线刚度;X为系泊半径;w为单位长度湿重;Z为系泊线的垂直高度.
1.3 时域耦合分析
浮体的水动力分析采用间接时域法、水动力计算软件AQWA基于三维势流理论，分别对浮体的幅值响应函数、一阶波浪力、波浪漂移力、附加质量和阻尼系数等水动力参数进行数值求解.得到水动力参数后应用傅里叶变换在全耦合分析软件OrcaFlex中进行时域分析.浮体运动方程可表示为:
式中:Ms为浮体质量;Ma为浮体附加质量;K为静水刚度;x(t)为位移矢量;h(t)为加速度卷积积分函数;F(t)为总的外部力，包含波浪激励力、系泊力、漂移力、阻尼力和定常力等.
最后利用全耦合的方法分析浮体及系泊缆的耦合运动，其运动方程为:
式中:M为系统惯性力矢量;C为系统阻尼力矢量;K为系统基于单元刚度的每一瞬时应力;F包括重力、浮力、系泊力、海洋环境力和一些特定的外力等.余罪张一山床戏
2 FPSO系泊系统以及环境参数
2.1 FPSO系统参数
表1为15万吨FPSO具体参数.图1，2分别为FPSO有限元模型和系泊线布置方式，系泊线采用三段式结构，系泊线具体参数见表2.
表1 FPSO主尺度参数及属性Table 1 Principle dimension and properties of FPSO?
图1 FPSO有限元模型Fig.1 Finite element model of FPSO
图2 系泊布置分布Fig.2 Mooring line arrangement
表2 15万吨FPSO系泊系统参数Table 2 Mooring system parameters of 150000 DWT FPSO名称1700 m水深长度/m直径/mm空气中重量/(kg·m -1)水中重量/(kg·m -1)AE/kN船链200 127 325.806 283.223 1055750钢丝绳 3000 127 84.214 66.916 1963492底链1800
127 325.806 283.223 1055750
2.2 环境参数
验证15万吨单点系泊的FPSO在500年一遇极端海况条件下FPSO的运动响应以及单根系泊线张力响应.具体的环境工况如表3～6所示.表中:Hs为有义波高，Tp为波峰，θwα为波浪角度，Vwi为风速，θwi为风向，Vcu为流速，θcu为流向.
表3 500年一遇海况波浪主控环境条件Table 3 Environmental conditions under 500-year return period induced by wave?
表4 500年一遇海况风主控环境条件Table 4 Environmental conditions under 500-yearreturn period induced by wind工况波浪Hs/m Tp/s θwa/(°)风Vwi/(m·s-1)θwi/(°)流vcu/m·s-1 θcu/(°)5 9.5 10.81 0 22.00 45 0.85 0 6 13.5 14.82 105 46.00 105 2.04 105 7 13.5 14.82 105 46.00 120 2.04 90 8 13.5 14.82 105 46.00 90 2.04 135
表5 500年一遇海况流主控环境条件Table 5 Environmental conditions under 500-yearreturn period induced by current?钟薛高里添加的卡拉胶究竟是啥?
表6 500年一遇海况波浪主控环境条件—95%Tp，97%HsTable 6 Environmental conditions under 500-year return period induced by wave(95%Tp＆97%Hs)?
3 计算结果及分析
时域计算采用数值软件OrcaFlex，表7为500年一遇极端海况条件下FPSO的运动响应以及单根系泊线张力F响应，从图3～5中可以看出，500年一遇的海况环境下FPSO压载状态下运动响应幅值明显大于满载状态下的运动响应幅值，部分工况压载状态比满载状态下纵荡位移D超出100 m;环境条件为500年一遇海况风主控环境条件时，FPSO满载载况时比500年一遇海况流主控环境条件时要纵荡横荡值大，但是FPSO压载载况时要小.这是由于压载载况时，FPSO受风面积大，风对该FPSO影响比流的影响要大.由表8可以看出，不同Hs和Tp对FPSO动态响应影响也不一样，无论满载和压载载况，低的Hs和Tp都可以降低FPSO的纵荡和横荡值.当风浪流成夹角时，系泊线受力最大.
表7 极端海况条件下FPSO的运动响应以及单根系泊线张力Table 7 FPSO Motion response and mooring line tension under extreme sea conditions?
图3 波浪主控环境结果对比Fig.3 Comparison results under wave dominate condition
图4 风主控环境结果对比Fig.4 Comparison results under wind dominate condition
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