系泊系統分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
系泊系統分析的視頻教程
應用Simulink進行懸架系統雙質量系統仿真-以及幅頻特性分析詳細講解
本節課主要講解了如何使用matlab Simulink構建二自由度懸架運動學方程，保姆級教學，同時用matlab如何進行車身加速度、車身速度、車身位移對路面激勵q的幅頻特性分析，這里要注意的是，該方法與編寫運動學方程計算傳遞函數的方法不一樣，編寫傳遞函數的方法上一節講解了，那種方法是二自由度懸架系統固有特性，與路面激勵q大小無關，而使用Simulink計算的時候，通常獲取的是激勵與響應的加速度、速度
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系泊系統分析的實例教程
綜合考慮，本文中的海上牧場建議使用純錨鏈系泊方案。
3.3 系泊系統部分失效結果分析
在海上牧場在海上作業及生存時，可能會由于磨損或海底撞擊等原因導致系泊系統部分失效，為了提高平臺的生存性能，設計系泊系統在各浪向角時受力最大的系泊線斷開，研究其他錨鏈是否可以支撐整個系統的生存。純錨鏈系泊方案部分失效狀態系泊張力結果見表12。
通過研究發現，在6號錨鏈破損斷裂情況下，系泊系統錨鏈張力最大值為2478kN，最小安全系數為2.08，大于所需的安全系數，驗證了系泊部分失效后，在作業工況和生存工況下，剩余的錨鏈系泊系統仍能夠保證海洋牧場的安全。
04
結論
本文以半潛式海上牧場為時域計算目標，對海洋結構物在波浪中的時域計算方法進行分析。在考慮風力機、網衣和水輪機載荷的情況下，結合本文中海上牧場的結構特點和有關文獻研究，設計了六點式系泊方案，設計了純錨鏈系泊方案和組合式系泊方案2種系泊形式并進行了性能對比分析。通過對比分析2種系泊方案，得到以下結論：
1）在作業工況和生存工況下，兩種系泊方案均符合系泊系統設計的安全要求，但組合式系泊方案下的海上牧場在各浪向角時的縱蕩位移要略大于純錨鏈系泊方案，系泊張力安全系數要小于純錨鏈方案。綜合考慮，選擇采取純錨鏈作為海上牧場的系泊系統。
展開 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 綜合考慮，本文中的海上牧場建議使用純錨鏈系泊方案。
3.3 系泊系統部分失效結果分析
在海上牧場在海上作業及生存時，可能會由于磨損或海底撞擊等原因導致系泊系統部分失效，為了提高平臺的生存性能，設計系泊系統在各浪向角時受力最大的系泊線斷開，研究其他錨鏈是否可以支撐整個系統的生存。純錨鏈系泊方案部分失效狀態系泊張力結果見表12。
通過研究發現，在6號錨鏈破損斷裂情況下，系泊系統錨鏈張力最大值為2478kN，最小安全系數為2.08，大于所需的安全系數，驗證了系泊部分失效后，在作業工況和生存工況下，剩余的錨鏈系泊系統仍能夠保證海洋牧場的安全。
04
結論
本文以半潛式海上牧場為時域計算目標，對海洋結構物在波浪中的時域計算方法進行分析。在考慮風力機、網衣和水輪機載荷的情況下，結合本文中海上牧場的結構特點和有關文獻研究，設計了六點式系泊方案，設計了純錨鏈系泊方案和組合式系泊方案2種系泊形式并進行了性能對比分析。通過對比分析2種系泊方案，得到以下結論：
1）在作業工況和生存工況下，兩種系泊方案均符合系泊系統設計的安全要求，但組合式系泊方案下的海上牧場在各浪向角時的縱蕩位移要略大于純錨鏈系泊方案，系泊張力安全系數要小于純錨鏈方案。綜合考慮，選擇采取純錨鏈作為海上牧場的系泊系統。
展開 為創造更有利于平臺鉆井作業的外部環境，袁培銀等[9]提出一種新型多浮體系泊系統，在1500m水深，風、浪、流同向作用下，對平臺－連接體－錨鏈－張力筋腱組成的多浮體結構進行完全時域耦合分析，并將新型多浮體系泊系統和傳統張緊式系泊系統計算結果進行對比分析，結論充分體現新型系泊系統設計的合理性、優越性。白雪平[10]以半潛式平臺為研究對象，設定了相應的規則波，模擬了該平臺在規則波中的時域運動響應。其先根據錨鏈參數設計系泊系統，然后采用8根和12根不同的纜繩布置形式，研究其動力響應的差異。童波等[11]以工作水深為1500m的半潛式平臺為研究對象，設定了系泊纜直徑、長度、預張力角度等相關變量，從而進行平臺系泊系統的動態特性研究。該研究還以纜繩數量、纜繩布置角度為變量，進行了系泊系統的動力響應分析。系列研究結果表明，適當的系泊系統設計，即合適的纜繩數量、合理的纜繩布置角度，對平臺的運動響應特性起到積極影響，能夠提升系泊系統的動力響應性能。
影響平臺及系泊性能的因素很多，如系泊纜數目、系泊纜的松弛度等，本文研究這些參數對非對稱半潛式起重平臺的運動響應和纜繩張力的影響規律。
1 系泊系統布置
考慮作業水深為200m，選取懸鏈線式系泊方式。系泊纜經常采用放射型均勻布置，朝向各個方向，這樣可以提供給平臺任意角度的回復力，保證平臺平穩正常作業。在系泊系統的布置上使用8根或12根鋼纜材質的系泊纜繩，選擇傾斜波浪方向中預計的較大環境負荷的系泊纜繩布局方案，如圖2和圖3所示。平臺坐標系為o-xyz，原點位于平臺方向。圍繞平臺均勻間隔對稱布置，8根系泊纜分為4組，每組由2根構成，每組內系泊纜夾角為45°；12根系泊纜分為4組，每組由3根構成，每組內相鄰系泊纜夾角為30°。
非對稱半潛式起重平臺進行時域仿真模擬的系泊纜參數如表2所示。
展開 2.優缺點
相對于傳統的纜繩系泊而言，磁力自動系泊具有顯著的優點，如表1所示。
表1 磁性系泊和帶繩系泊的優缺點對比
(1)主要優勢
節省時間：系泊過程耗時減少，提高操作效率；
降低成本：無需配備系泊纜繩；
安全性高：使用磁力系泊，員工將在更安全、更高效的環境中工作；
減少人力：在船舶系泊期間，只需少量監控室人員協助。
(2)缺點和不足
磁力吸盤會產生強大的磁場，對船上的導航儀器等磁力設備產生巨大影響甚至造成損壞；在磁場作用下，作為大型鋼結構的船舶也將成為感應磁鐵，并對含有鐵、鎳等物質的貨物產生吸引，甚至會導致貨物位移以及貨物與船殼的碰撞，除非造船材料發生變化，否則此影響無法消除，磁力自動系泊系統自身的優缺點如表2所示。
表2 磁力自動系泊系統自身的優缺點
3.典型磁力自動系泊產品介紹
荷蘭的Mampaey海洋工業公司致力于提供先進的集成牽引、系泊和靠泊系統，能為任何特定的綜合停泊(停靠)和停泊要求提供最完整的產品和服務套件imoor系統(如圖2所示)。Mampaey公司推出了自動磁力系泊系統(如圖3所示)。該公司自動磁力系泊系統將能夠在船對船或船對岸的情況下提供一個完全自動化的系泊過程。
圖2 荷蘭Mampaey公司imoor系統
圖3 Mampaey電磁式自動系泊裝置系統
Mampaey公司的磁力式自動系泊品已經在油輪、渡船上安裝并進行了廣泛的測試和應用(如圖4所示)。Mampaey公司開發的智能系泊系統iDL是世界上第一個磁性停泊系統，它的成功應用使得渡輪?？克钑r間減少至10s。
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2026/6/23（二）-6/24（三）AM 9:00-PM 16:00
授課地點
上海市嘉定區南翔銀翔路819號中暨大廈18樓1805室
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