【技术实现步骤摘要】
一种系泊系统的设计方法
本专利技术属于近浅海观测网领域,具体涉及一种系泊系统的设计方法,
技术介绍
单点系泊码头通常由一个能够漂浮在海面上的浮筒和铺设在海底与陆地贮藏系统连接的管道组成。浮筒漂浮在海面上,油轮上的原油通过漂浮软管进入浮筒后,从水下软管进入海底管线,输到岸上的原油储罐。为防止浮筒随海浪远距离漂移,用数根巨大的锚链将其与海床相连,这样浮筒既可在一定范围内随风浪流漂浮移动,增加缓冲作用,减少与巨轮间发生碰撞的危险,又不至于被海浪漂走。单点系泊系统SPM(Singlepointmooringsystem),它的主要作用是将FPSO定位于预定海域,起着输送井流,电力、通信等功能。同时,使FPSO具有风向标的效应,在各种风浪流作用下FPSO的受力为最小,从而保证FPSO在海上能长期连续工作。为了实现单点系泊系统的功能,多年来已发展了多种类型的单点系泊系统,主要有悬链腿系泊系统(CALM),依靠悬链效应来产生恢复力;单锚腿系泊系统(SALM),依靠浮筒的净浮力来产生恢复力;内转塔系泊系统(STP),其实质上是CALM系统的不同型式;固定塔式系泊系统(FTM),依靠缆索的弹性来产生恢复力;软刚臂系泊系统(SYM),依靠重力势能来产生恢复力。水动力分析是单点系泊系统的一个关键技术。系泊系统本身的主要作用是减小浮体的位移,但同时为保证系泊系统本身的强度,又不宜产生过大的约束力。最小运动与最小系泊力是矛盾的要求,因此系泊系统的设计在于选择最适宜的系泊刚度。系泊系统的刚度(产生回复力)可由三种途径得到:重力,如用锚链等;浮力,如系泊装置本身或浮筒产生的浮力;材料弹 ...
【技术保护点】
1.一种系泊系统的设计方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1、用悬链线近似代替锚链形状并对锚链进行受力分析,建立基于悬链线方程的锚链受力分析模型;步骤2、对钢桶进行受力分析;将钢桶看做一个质点,对钢桶进行受力分析,设钢桶的质量为m,重物球的质量为m′,钢桶与重物球所受的浮力为f,钢桶受钢管的拉力为T1,拉力T1与竖直方向成角β;根据力学知识,当钢桶受力平衡得到钢桶的状态;步骤3、对钢管以及浮标进行受力分析;步骤4、利用逐步逼近思想求解浮标吃水深度;步骤5、利用几何关系钢管倾斜角度的求解步骤6、得到浮标半径;步骤7、调节重物球质量控制钢桶倾斜角度。
【技术特征摘要】
1.一种系泊系统的设计方法,其特征在于包括如下步骤:步骤1、用悬链线近似代替锚链形状并对锚链进行受力分析,建立基于悬链线方程的锚链受力分析模型;步骤2、对钢桶进行受力分析;将钢桶看做一个质点,对钢桶进行受力分析,设钢桶的质量为m,重物球的质量为m′,钢桶与重物球所受的浮力为f,钢桶受钢管的拉力为T1,拉力T1与竖直方向成角β;根据力学知识,当钢桶受力平衡得到钢桶的状态;步骤3、对钢管以及浮标进行受力分析;步骤4、利用逐步逼近思想求解浮标吃水深度;步骤5、利用几何关系钢管倾斜角度的求解步骤6、得到浮标半径;步骤7、调节重物球质量控制钢桶倾斜角度。2.根据权利要求1所述的一种系泊系统的设计方法,其特征在于步骤1具体实现如下:在进行建模之前先做出以下的假设:a.假设受力分析时可将钢桶看做质点进行分析;b.假设构成锚链的环之间的作用力能够忽略不计;c.由于水流力的铅直分力很小,假设水流力的铅直分离能够忽略;d.假设风荷载力与水流力是独立的,可线性叠加;设锚链与海床相切与点A,锚链与钢桶相连与点B,设点A处锚链受水平向左的力为F',B点受一个斜向上的拉力T,且拉力T与水平方向成夹角θ,AB段锚链的质量为mAB,对锚链进行受力分析,B点受力平衡,则有:以点A为坐标原点建立坐标系,设锚链与钢桶相连与点B的坐标为(x,y),由力学关系得:其中,当海水静止时,所受风力F即为近海风荷载,对传输节点有二力平衡:F=F'(3)传输节点所受风力F即为近海风荷载:F=0.625Sv2(4)S为物体在风向法平面的投影面积,v为风速;设锚链单位长度的质量为σ,AB段的弧长为LAB,锚链长度为L,则AB段锚链的质量mAB为:mAB=σ×LAB(5)将式(5)代入式(2)得:由勾股定理得:对等式两边同时进行积分得:将式(8)代入式(6)得:对等式两边同时对x进行求导,从而去掉积分符号,则有:之后,对式(9)进行变量分离,分离后对等式两边同时进行积分,则有:又所以得到:对式(11)等式两边同时取双曲正弦,有:对式(12)进行变量分析并同时对等式两边进行积分,得到解:由于该坐标系以锚链的最低点A点为坐标原点,故式(13)经过点(0,0),将(0,0)代入式(13),得C=0;将式(13)代入式(8)得AB段弧长LAB为:至此,得到悬链线的精确状态方程:将双曲正弦函数和双曲余弦函数分别以泰勒级数展开,有:将方程(16)代入方程(15),取前三项为有效项,则有悬链线的近似状态方程为:由于传输节点所受风力F即为近海风荷载:F=0.625Sv2近海风荷载正比于S,且当海水静止时,物体在风向法平面的投影面积S应取浮标在风向法平面最大的投影面积为:S=D*H(18)利用式(16)确定当锚链恰好与海底相切时风速的大小,即确定锚链恰好着地时的风速临界值;当风速的水平分量等于风速临界值时,锚链恰好与海底相切;当风速的水平分量小于风速临界值时,锚链着地;当风速的水平分量大于风速临界值时,锚链与海底成一定的角度;3.根据权利要求1或2所述的一种系泊系统的设计方法,其特征在于步骤2具体实现如下:将钢桶看做一个质点,对钢桶进行受力分析,设钢桶的质量为m,重物球的质量为m’,钢桶与重物球所受的浮力为...
【专利技术属性】
技术研发人员:颜成钢,陈利,孙垚棋,张继勇,张勇东,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。