海洋工程锚泊系统计算与分析

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1、武汉理工大学硕士学位论文海洋工程锚泊系统计算与分析姓名：刘超申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：罗薇20070501武汉理工大学硕士学位论文摘要海洋蕴藏着巨大的油气资源，面对陆地资源的日渐匮乏，海洋资源的开发与利用正在受到越来越多的关注。随着海洋开发向深水挺进，半潜式钻井平台和浮式生产储油系统(FPSO)也已经成为海洋开发的主要工具。为了保证海洋平台等长期在海上作业的漂浮物在大多数海况下可以正常工作，海洋结构物的系泊系统的设计尤其重要。传统的设计锚泊系统的方法主要是采用准静力方法加安全系数来确定锚链工

2、作状态的张力，这种方法虽然在工程上是适用的，但是会造成材料的浪费。因此，为了设计的需要，本文主要开展了以下几方面的工作：(1)分析比较锚泊线的具体成分及其特性。(2)锚泊线的静力分析。本文分别采用悬链线方法和集中质量法建立锚泊线的静力平衡方程，给出了离散模型和迭代的计算步骤。以一根锚链为例计算出了链形及张力，并对两种方法的计算结果进行了比较分析。(3)应用集中质量法对锚洎线进行动力分析和计算。由于锚链在水下工作，影响锚链动力响应的因素很多，从而决定了锚链动态性能的复杂性。锚泊线的运动方程是一组高非线性的偏微分方程组，求解困

3、难。本文采用集中质量法对锚链的动力性能进行理论分析，并根据理论分析编程进行计算。在计算过程中，考虑各项流体力即法向切向阻力，流体附加质量及流体静压力的影响，采用Houbolt差分格式在时域内进行积分求解，得到了给定运动的情况下系泊点处张力随时间变化的情况。对计算结果进行了分析，分析不同频率范围对张力变化趋势的影响，得到了最大张力随频率的变化曲线。(4)给出了低频情况下最大动张力的估算步骤和公式，用该方法计算得到了低频情况下锚链上端点张力随频率的变化曲线，并与集中质量法的计算结果做了对比。关键词：锚泊系统；动力分析；时域分析

4、；集中质量法武汉理工大学硕士学位论文AbstractSeacontainsgiantoilandgasresources，facingthelandresourcesisdeficientdayafterday，theexploitationandusageofsearesourcesarereceivingmoreandmoreattention．Withthedevelopmentofthedeepoceanexploitation，submergedoildrillingplatformandthefloatingp

5、roductionandstorageoffloadingsystem(FPs0)arealreadybecomesthemaintooloftheOceanexploitation．Inordertoguaranteetheplatformandotherfloatingthingsworkingunderthemajorityseacondition，thedesignofthemooringsystemofseastructureisespeciallyimportant．Thetraditionalmethodof

6、mooringsystemdesignistheaccuratestaticmethodwhichUSeSthesafetycoefficienttodeterminetheanchorchain’Sworkingforce．Thismethodisfitinengineering,butitwillbringinmaterialthewaste．So，formooringsystemdesign，authorhasdoneSeVeralworksasfollow．(1)Analyzedandcomparedthecomp

7、onentanditsthecharacteristicofmooringchains．(2)Staticanalysisofmooringline．Authorseparatelyusedcatenarymethodandthelumped—massmethodtoestablishthestaticequationofmooringline，produceddiscretemodelandtheiteratedcomputationstep．Takingamooringchainastheexampleauthorca

8、lculatedit'sshapeandforce，andhascarriedoncomparativeanalysistotwomethod’Sresults．(3)Dynamicanalysisofmooringlinebylumped—massmethod．Becausetheanchorchai