系泊分析
關注創建者：Nutshell 創建時間：2016-03-08
系泊分析的視頻教程
海洋油氣與浮體分析簡介
1 海洋油氣開發模式簡介 2 主要海洋石油產地開發模式介紹 3 海洋工程環境條件介紹 4 主要海洋工程浮體分析軟件及其特點 5 水動力分析理論簡介 6 水動力分析實例 7 系泊分析理論簡介 8 系泊分析實例 9 穩性分析理論簡介 10 穩性分析實例
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系泊分析的實例教程
前幾個月做了一個小躉船的系泊分析，這里發個簡單介紹跟大家分享一下經驗。
一、基本數據
躉船排水量30噸，如圖所示。
服役地點在中國南海中南部。委托方不能給出環境條件， 考慮到躉船服役期比較短，我根據以往經驗和APIRP2SK的要求給出了一組設計條件：
有義波高Hs=4.30m
譜峰周期Tp=10.5s
使用Jonswap譜，Gamma值1.80
一小時平均風速15m/s
流速0.93m/s
考慮到需要進行纜繩破斷計算，系泊系統設計成4X2，共8根，每包括兩跟系泊纜繩。
二、分析方法和流程
躉船水動力通過AQWA計算，系泊通過Orcaflex計算。系泊分析遵循API-RP-2SK規范進行，分為如下步驟：
1.使用AQWA-Line對平臺進行水動力計算，給出平臺的一階、二階波浪載荷，輻射阻尼、幅值相應算子RAO。使用全QTF法得出全QTF矩陣，以便對比分析是否存在二階淺水效應；
2.將AQWA-Line得到的水動力分析數據輸入到Orcaflex里面，建立系泊分析模型；
3.對比不同二階載荷分析方法計算結果，分析是否存在二階淺水效應；
4.針對設計海況進行系泊 ，考慮到平臺本身和系泊系統的對稱性，計算環境來向角度分別為0°、45°、90°。風浪流均為共線同一方向。根據API-RP-2SK推薦做法，每個工況進行5次不同波浪種子的計算，每次計算為3個小時。5次計算的平均值作為設計結果。分析工況包括平臺系泊系統完整工況及單根系泊纜破斷兩個主要工況。
三、分析結果
計算了三個環境來向作用下系泊系統完整、單根纜繩破斷狀態下系泊纜張力計平臺運動情況。
展開 2）分析系泊系統部分失效狀態下的性能，結果表明：受到最大張力的系泊線因意外斷裂時，其余錨鏈在生存工況下安全系數仍大于所規定的系泊安全系數，說明該系泊方案設計具有足夠的安全性。
本文原刊于《船舶工程》2022年第3卷；作者/馬勇等
圖1 不同配重重量對系泊纜恢復力特性影響
FPSO系泊系統采用分組布置，具體為4根系泊纜為一組，分為三組，整個系泊系統由12根系泊纜組成，單組中纜繩間距4°，每組纜繩間距108°。
圖2 系泊布置
根據ABS規范對于單點系泊系統系泊分析環境角度組合建議，對兩種系泊半徑系泊布置進行掃略分析。為了快速得到設計值，分析中采用Ariane作為分析軟件。計算結果表明：當FPSO壓載時纜繩張力較大；當系泊半徑為1200m時，纜繩張力載荷較小，FPSO位移較大。由于當前鋼鏈直徑已經較大，處于安全系數考慮，系泊半徑1200m方案作為最終的系泊系統設計方案。
表2 兩個系泊系統掃略分析結果比較（系泊系統完整工況）
系泊半徑950m
系泊半徑1200m
系泊系統狀態
完整
完整
FPSO裝載狀態
滿載
壓載
滿載
壓載
最大偏移 [m]
26.7
20.9
31.30
23.70
最大張力[Tons]
1097.05
929.74
1007.63
887.92
最小安全系數
1.58
1.86
1.72
1.95
3.耦合分析
為了確保設計的系泊系統能夠滿足立管設計要求需進行立管-系泊系統耦合分析，選取典型工況分別使用Ariane 和Orcaflex進行分析。由于Arian并不能考慮纜繩動態響應，在添加了動力放大系數進行修正后，纜繩張力結果與Orcaflex計算結果非常接近，但FPSO偏移值小于Orcaflex計算結果，因而有必要進行立管-系泊系統耦合計算來進一步的分析。
展開 如題 這也是我的第一本書
本書著眼于ANSYS AQWA軟件實際操作，在基本理論介紹基礎上對使用AQWA軟件進行浮體分析進行了介紹并輔以工程實例，力圖以一種全新的方式將海洋工程浮體分析工程實際與工程軟件使用結合起來并呈現給讀者。
本書共分6章，主要內容包括：主流分析軟件介紹、海洋工程浮體分體理論基礎、經典AQWA的建模、使用經典AQWA進行浮體分析、AQWA與Workbench、分析實例。
本書面向的目標讀者為從事海洋工程浮體分析工作，以及使用AQWA軟件的學生和工程技術人員。
主要章節內容：
第1章：主流分析軟件介紹。本章介紹了主要幾種主流的海洋工程浮體分析軟件的情況，比較了這幾種軟件的特點，著重介紹了AQWA軟件的發展歷史、主要功能以及運行界面等情況；
第2章：海洋工程浮體分析理論基礎。本章結合工程實際簡要介紹了海洋工程環境條件、流體動力學、耐波性與系泊定位分析理論并穿插介紹部分常用規范；
第3章：經典AQWA的建模。本章介紹了基于經典AQWA進行船體水動力模型建模與混合水動力模型建模的方法、主要流程以及部分建模技巧；
第4章：使用經典AQWA進行浮體分析。對經典AQWA的運行模式、命令卡片的含義等進行了解釋，并以一個實例說明使用經典AQWA進行浮體分析的主要流程與數據處理方法；
第5章：AQWA與Workbench。對基于Workbench進行AQWA水動力分析的運行模式和方法進行了介紹，并以一個實例說明使用Workbench界面進行浮體分析的主要流程與數據處理方法；
第6章：分析實例。以四個較為完整的實例對使用AQWA進行多體水動力分析、混合模型水動力計算分析、靠泊分析、單點FPSO系泊分析的主要流程與方法進行了介紹。
展開 【視頻教程】系泊理論與實踐系列（1）環境條件 （Nutshell）
講師：Nutshell
擅長領域：海洋工程浮式結構物性能分析/系泊定位/安裝等
專家檔案:http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402871
視頻ppt：
系泊分析理論(1)環境條件.pdf
視頻中工程源文件和模型文件，有需要的可以私聊聯系
對視頻中有什么問題可以在下面回復提問，看到我會盡量回答的
這是一套系列視頻，后期將會有更多視頻推出，歡迎大家關注并點贊～
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為何SACS軟件是行業首選？4個月前
四、軟件生態與集成
作為Bentley海洋工程套件的重要組成部分，SACS可與多款專業軟件協同工作：
MOSES：用于浮體運動與系泊分析
AutoPIPE：用于管道應力分析
iTwin平臺：支持數字孿生與全生命周期數據管理
五、學習與應用建議
掌握SACS需要工程師具備海洋工程荷載、結構力學及有限元基本知識。
上述文獻關于系泊對漂浮式風力機的影響已開展了較全面的研究，且分析了系泊失效對平臺的影響，但仍存在一定局限。由于漂浮式風力機不僅受到浪載荷和流載荷的影響，上部結構（葉輪、塔架和機艙等）還會受到風載荷的作用，且風載荷與浪、流載荷存在相互耦合，共同影響整機運動。因此，本文基于F2A開展了風、浪、流耦合作用下不同位置系泊失效對平臺響應特性的研究[17]。
對系泊系統采用動力分析法，能夠準確預報系統在極端海況下的響應，也為系泊系統的疲勞分析提供了保障。
在系泊系統運動特性的動力分析法中較為常用的有集中質量法和有限元法。它們分別將纜繩化作n段質量集中在節點的彈簧和n段彈性桿，根據受力平衡關系、邊界初始條件列寫方程，最終推導系泊張力。
在系泊方面，KIM等[4]針對一種FPSO進行系泊系統時域耦合，分析了不同風浪下的浮體運動響應和系泊動力分析，并與試驗數據作對比。TANG等[5]通過建立網箱的時域數值模型，分析破損系泊系統下網箱的運動情況及系泊力的變化。LIN等[6]通過AQWA軟件對半潛式浮式平臺進行水動力性能及系泊系統分析，并研究了系泊對平臺水動力的影響。
系泊纜及錨鏈設計過程中主要考慮以下內容：
布置與選型，通常根據水深選擇錨鏈形式，根據油輪噸級設計系泊纜參數
采用耦合分析方法（考慮錨鏈、浮筒和船舶的相互作用）對強度及疲勞進行校核，目前常用的系泊分析軟件包括Araine，Aqwa，Moses，Orcaflex和Sesam等
（4）防腐
防腐設計主要包括涂裝和陰極保護
在系泊方面，KIM等[4]針對一種FPSO進行系泊系統時域耦合，分析了不同風浪下的浮體運動響應和系泊動力分析，并與試驗數據作對比。TANG等[5]通過建立網箱的時域數值模型，分析破損系泊系統下網箱的運動情況及系泊力的變化。LIN等[6]通過AQWA軟件對半潛式浮式平臺進行水動力性能及系泊系統分析，并研究了系泊對平臺水動力的影響。
《海工教程系列之AQWA入門》
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本課程由技術鄰用戶「高巍」友情提供，技術專長：多年浮式結構物分析經驗，長期從事系泊分析 運動性能分析 安裝分析工作。熟練運用aqwa orcaflex Moses wamit 等軟件。
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專家介紹
高巍
資深浮體工程師
美國機械工程師協會會員
世界首本AQWA專著《ANSYS aqwa入門與提高》主編
多年浮式結構物分析經驗，擅長系泊分析、運動性能分析、安裝分析等工作
精通各類船舶與海洋工程水動力分析軟件，aqwa、orcaflex、Moses、wamit等
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