系泊
關注創建者：劉堯 創建時間：2016-05-10
系泊的視頻教程
基于STAR-CCM+的波物耦合計算操作全流程講解演示
基于STAR-CCM+的波物耦合計算操作全流程講解演示——以系泊式液艙晃蕩數值計算為例 課程內容： 以STAR-CCM+計算流體力學軟件為工具，對波浪環境下的系泊式液艙晃蕩過程進行數值模擬，研究液艙的動力學參數變化以及艙內液體的流場演化問題，期間涉及數值造波，多相流體建模，重疊網格技術，系泊纜設置以及場函數設置等內容，基本涵蓋了海工計算操作完整流程。
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系泊的實例教程
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 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 穆安樂等[6]采用懸鏈線系泊系統，通過對平臺縱蕩和縱搖響應進行分析，研究了風浪聯合作用下系泊半徑、導纜孔位置和系泊長度等對平臺穩定性及系泊受力的影響。潘甜[7]研究發現組合系泊系統可為浮式平臺提供更大的回復力。張亮等[8]將Spar平臺系泊改為包括錨鏈、重塊及彈性系泊的組合系泊，發現彈性系泊可有效降低平臺動態響應與系泊張力，且彈性系泊的位置對結果無明顯影響。趙永生等[9]針對漂浮式風力機可能遭遇到的極端惡劣海洋環境，通過極端載荷統計外推的方法得到了不同概率極端海況下張力腿平臺葉根受力情況。馬剛等[10]對某半潛式浮式風力機開展氣動-水動-伺服-彈性耦合數值模擬，預報不同向變極端相干陣風（ECD）工況與浪流耦合環境下系統的氣動和水動響應，發現在9s左右所研究浮式風力機的系泊張力最大，可能造成系泊線的斷裂，這是影響系泊安全的關鍵參數。
針對系泊失效下漂浮式風力機浮動特性及動態響應方面，亦有學者開展了相關研究。Bae等[11]建立了漂浮式風力機氣動-水動-伺服-彈性-系泊全耦合模型，通過對半潛平臺系泊失效進行靜態和穩態分析，發現因系泊失效引發的漂浮式平臺橫向受力不均產生的扭矩導致上部風輪發生偏航。Yang等[12]基于FAST的漂浮式風力機氣動-水動-系泊全耦合系統，對不同位置系泊失效下10MW多浮體平臺動態響應，發現系泊失效后平臺平動位移與轉動偏轉角均明顯增大，且剩余系泊張力增大了165%。胡超等[13]分析了極端海況下半潛平臺系泊失效后剩余系泊張力情況，發現系泊受力安全系數減小。施偉[14]研究了單根系泊失效下的半潛平臺動態響應，發現失效后平臺縱蕩穩定性下降，響應大幅增加。鄭侃等[15]進一步研究了多根系泊失效對半潛式平臺漂浮式風力機動態響應的影響，發現迎風浪側系泊失效，可能導致平臺出現傾覆。
展開 智能船舶的發展已經成為世界范圍內船舶工業和航運領域發展的熱點，實現船舶智能化的最后一步就是實現船舶自動系泊，磁力式自動系泊與真空式自動系泊因其獨特的優勢被認為是最具應用前景的兩種自動系泊技術。下面從原理、優缺點、產品等方面詳細介紹磁力式自動系泊系統與真空式自動系泊系統，并與傳統的纜繩系泊進行對比。
自動系泊是船舶完成自動靠泊控制后的重要步驟。傳統的船舶系泊方式是用鋼絲或尼龍纜繩將船舶固定在碼頭上，系泊作業時需要一定數量的帶纜工人或帶纜艇。這種依靠系纜工人的傳統系泊方式，工作強度大、效率低、環境差，作業難度大，存在脫纜、斷纜等安全隱患。近幾十年來，海上運輸的發展趨勢是增加船舶尺寸和專業化碼頭的作業，這意味著離岸港口和系泊系統必須面對更具有挑戰性的風、浪、流等條件。自動系泊技術的應用將極大地改善碼頭工人帶纜、系纜的工作強度，解放生產力，讓航運全程無人化的步伐再次向前邁進一步。在目前的科技水平下，磁力式自動系泊技術與真空式自動系泊技術被認為是實現自動系泊系統的兩種主要技術手段。纜繩系泊、磁力式自動系泊與真空式自動系泊如圖1所示。
圖1 纜繩系泊、磁力式自動系泊與真空式自動系泊
磁力式自動系泊
1.工作原理
磁力式自動系泊系統由基座、控制箱、機械臂、液壓缸、磁力吸盤、位移傳感器與三向力傳感器組成。船舶靠泊過程中，位移傳感器測得其位置，經控制箱計算后，自動控制各液壓缸，從而控制機械臂和磁力吸盤對船舶進行減震和系泊。
展開 系泊是貨物運輸的一個組成部分，用于在特定位置將船舶與浮體(如突堤/棧橋、碼頭、另一艘船或浮標)固定在一起，方法是借助推薦長度和強度的繩索/鏈條或鋼絲將其固定在一起。系泊期間，船舶面對各種自然力和人為力，如波浪作用、涌浪、海流、潮汐和風，因此，應在事先考慮所有這些因素的適當規劃后進行系泊，以避免任何人員傷亡。船長有責任協調、規劃并將船舶系泊到港務局指定區域。港務局有責任確保海岸暢通，并提前安排設備和泊位，以便船只靠岸。如果船舶由引航員駕駛，則由引航員全權負責協調。
? 六種公海最常用的系泊作業類型：
??波羅的海系泊：波羅的海以其變幻莫測的天氣和波濤洶涌的大海聞名。在沒有拖船幫助的情況下，需要做什么才能將船只停靠在堅固程度不足以承受撞擊的碼頭或浮標上？波羅的海系泊是船舶系泊的一種混合方式，在舷梯長度和泊位相同的情況下，使用連接到海上錨索的船尾系泊鏈。
波羅的海系泊準備工作：
A：一根30mm厚的鋼絲從船尾甲板穿過，并從船體外部敷設至海上，無任何障礙物。
B：錨從錨鏈管上放下來一點，然后一起松開。同時，用鉤環將錨和鋼絲綁在一起，長度約為舷梯的長度。另一端通過彎鉤系在系泊絞車上。
C：由于風力和船舶噸位影響，(因條件而異)在離泊位70-100英尺的地方緩慢下錨。
??地中海系泊：如果沒有足夠的空間供多艘船舶系泊，則必須使用地中海系泊類型。在這種系泊中，船舶必須垂直于碼頭系泊，船尾表面與碼頭平行。
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系泊的相關專題、標簽、搜索
系泊的最新內容
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。
系泊半潛式平臺（浮動）
研究中的波浪條件包括各種規則和不規則波，其波周期和陡峭度都有所變化。此外，還對固定柱進行了雙色波的測試。在本報告中，將重點介紹幾個選定條件下的結果，同時總結其他測試的一些主要發現。
數值建模
圖4. 四個案例研究幾何形狀的鳥瞰圖。
本次展示中使用的波浪探測器位置已標出。
圖5.
同時芯片內置DSP，獨有的算法、降噪技術、3D環繞、ASRC，可調APEQ等功能；使之音色溫暖，柔和且更加耐聽系使其在音頻領域備受好評能，其產品性能能廣泛的能作用在OLEDUHDFHD電視系泊部位迷你組件音頻、投影儀、多媒體音箱等性價比極高。
同時內置DSP，獨有的算法、降噪技術、3D環繞、ASRC，可調APEQ等功能；使之音色溫暖，柔和且更加耐聽系使其在音頻領域備受好評能，其產品性能能廣泛的能作用在OLEDUHDFHD電視系泊部位迷你組件音頻、投影儀、多媒體音箱等性價比極高。
系泊系統的布置情況如圖2所示,在每個邊立柱的底部設置3根系泊錨鏈,采用3×3的懸鏈線式系泊。
圖1 浮式風力機結構示意圖
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圖2 浮式風力機系泊系統布置圖
水動力模型的建立
在AQWA中建立浮式基礎的水動力模型如圖3所示。
做的系泊浮體自由漂浮，出現浮體在水面波動很大的問題，能怎么解決？R13版本
系泊4與5失效對平臺橫蕩穩定性產生了巨大的影響，其次為系泊2、系泊3、系泊6、系泊7。系泊1與系泊8失效后影響很小。原因同樣在于系泊4和系泊5位于平臺迎風側，提供大部分平臺恢復力。而系泊1與8位于背風側，在其它任何一根系泊失效的情況下，系泊1與8仍無需提供恢復力。
目前比較通用的水動力學軟件有CFD和AQWA,為目前應用廣泛的海上浮體和浮式結構操作模擬軟件， 不僅可以很好地計算浮體的穩性和水動力特性， 還可以對浮體的系泊、下水、吊裝和扶正等工況進行計算分析[3].CFD軟件可以計算靜水中和波浪中的阻力載荷，計算耗費資源多、周期長，但是計算結果更加準確.AQWA軟件是ANSYS的一個水動力模塊，只能計算波浪中的阻力，相對CFD而言，計算速度快、效率高，計算結果也相對準確
圖6 橫搖角隨錨泊半徑的變化
圖7 橫搖角隨錨泊半徑的變化
參考文獻
[1] 陳正豪，竇培林，張興剛.系泊參數對油氣資源開發保障平臺系泊性能的影響[J].中國海洋平臺，2020,35(3):75-79.
[2] 袁鑫悅，吳潔，姚瀟.FPSO多點系泊技術的發展趨勢[J].船舶工程，2021,41(1):125-130.
依據大量工程實例，懸鏈線式的系泊方式適用于淺水作業海域，故文中采取6根系泊纜索的懸鏈線式系泊方式。系泊纜索采用150 m的布錨半徑，每根系泊纜采用材質為76 mm的單一鋼芯鋼纜，纜繩具體參數如表2。系泊系統中單個錨鏈總長為150 m,拖地長度為50 m,將導纜孔設計在浮體兩側設計吃水線處，本圓筒型浮式防波堤具體的錨鏈編號與錨泊布置如圖3。
