系泊分析的案例
【浮體分析小品】一艘小躉船的系泊分析與校核
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 ANSYS AQWA系泊分析：漂浮式海洋牧場養殖裝置系泊系統設計
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
【分析實例】南海淺水惡劣環境下單點FPSO系泊系統設計
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 【視頻教程】系泊理論與實踐系列（1）環境條件 （Nutshell）
【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～
展開 
國內第一本關于ansys aqwa 的書籍出版了
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 【系泊分析小品】半潛鉆井平臺橫撐的拖曳力線性化
在時域分析中，桿件的粘性力可以在各個時間步長內就行求解，但在頻域內，需要對Cd|u|項進行線性化處理，線性化處理的前提是要有給定的不規則波環境條件。
指定環境條件為Hs=3.0m，Tp=10s。
對平臺進行計算后比較升沉RAO如圖所示。可以發現，桿件對于升沉的阻尼作用還是較為明顯的。
前文已經說過，時域分析中可以完全考慮Morrison粘性力的作用，為何還要在頻域中進行計算？
從粘性載荷方程可以知道，不同海況下平臺運動速度不同，產生的阻尼作用也就不同。在設計階段，想要準確的掌握平臺運動性能，頻域運動分析是必不可少的。
另外，在立柱、浮箱中心軸線建立Morrison桿件，通過計算能夠估算出平臺大概的粘性阻尼，這些結果可以經過換算后對水動力模型就行阻尼修正，這對于后續的分析也非常有幫助。
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對于從事海洋工程結構設計與分析的工程師而言，SACS不僅是一款計算工具，更是經過工程驗證的、符合行業規范要求的技術體系。它將復雜的海洋環境、材料行為、規范條款轉化為可計算、可驗證的工程模型，幫助工程師在保證安全的前提下，實現結構的優化設計與全生命周期管理。
在海洋工程向著更深、更遠、更綠色發展的今天，可靠的專業工具仍是工程安全與效率的重要基石。SACS在其中扮演的角色，值得每一位海洋結構工程師深入了解與掌握。
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展開 單點系泊系統基本設計方法概述
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：
根據不同結構的腐蝕程度劃分區域進行涂裝工藝設計
在水面以下的浮筒結構上通過栓接型式安裝犧牲陽極，以便于保護水下結構和定期更換
腐蝕裕量的計算通常依照ABS相關規范
3 單點系泊系統優勢
（1）建造周期短，投資成本低
長距離海上油氣集輸作業以油輪運輸為主，建造用于油輪裝卸的深水固定式碼頭通常需要較高的投資成本和長建造周期。而單點系泊系統的投資費用相對較低，通常為同等作業能力固定設施的30% ~ 50%。
同時，單點系泊系統建造周期短，一般為6 ~ 12個月，安裝時間也小于固定平臺和海底管道等設施。
（2）作業范圍廣，機動性能強
大型和超大型油輪具有較高的油氣輸送能力，但對港口航道的規模要求較高。目前絕大多數的港口航道較窄，水深較淺，配套設施規模較小，無法靠泊大型和超大型油輪。
展開 海洋論壇▏船舶系泊動力定位控制技術綜述
劉書勝等應用懸鏈線法構建了多成分系泊系統模型。陳新權等考慮了多段不同材料的系泊纜繩及其分布對系泊張力的影響，通過懸鏈線分析法構造系泊張力模型并確定合適的纜繩布局方式。于文太等利用懸鏈線法推導得到了帶有浮筒的系泊系統模型，并計算了多浮筒懸鏈線系泊纜索姿態參數。
然而，懸鏈線分析法在計算過程中一般只考慮浮體的水平位移，忽略了質量、運動阻尼等動力因素。并且建立在下列假定情況下：纜索自身重力遠大于其受到的流體作用力，忽略流體作用力、纜索慣性力和自身的彈性形變等。雖然淺水區域的環境能夠滿足這些所需的假定，保證所求纜繩張力在可接受誤差范圍內。但是，在流速大的深水環境中，或者對于為了迎合深水需求自重小的新型復合纜索來說，該方法不再適用。
⑵動力分析法
系泊纜張力的精確計算是系統設計、作業操作、安全保障的前提和基礎，因此針對深海、極端環境下系泊纜的運動特性分析不能忽略纜繩自重、流體作用、慣性力和運動阻尼等動力因素。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。這2種方法全面考慮了系泊系統非線性，能夠準確、實時地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。趙晶瑞等建立帶有浮筒的系泊系統集中質量力學模型，通過仿真驗證浮筒可以有效減小纜繩張力，但會改變最大張力點；海流的作用力在系泊纜的靜力分析中可以忽略。袁夢等采用彈性桿單元，構建了系泊系統有限元模型。Fang等進一步建立了廣義系泊力有限元模型，為后續系泊系統安全定位控制研究建立了基礎。
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