基于AQWA的FPSO拖航安全研究

发布时间：2020-06-06 14:27

【摘要】：将来的能源获取将主要集中在海洋中。浮式生产储卸装置(Floating Production Storage and Offloading Unit,简称FPSO)作为海上油气生产处理、储运的主流设施,由于其不具有自航能力,从港口到作业海域需要由大功率拖轮拖带完成。在FPSO拖航的过程中,往往会因为受到风、浪、流等环境因素的影响,而出现偏航、偏荡等危及拖航安全的情况,但是船员往往根据经验采取应对措施,缺少一定的理论依据。所以本文采用水动力分析软件AQWA对FPSO拖航运动进行分析,探究风、浪、流、拖航速度对FPSO拖航的影响。首先,运用有限元分析软件ANSYS中的Design Modeler建立FPSO与拖轮的水动力模型,并采用AQWA中默认的网格划分方式对水动力模型进行网格划分,通过非线性悬链线连接FPSO与拖轮的水动力模型,组成用于时域仿真的FPSO拖航系统水动力模型。然后,综合考虑风、流载荷的的作用,应用基于三维势流理论和格林函数法的AQWA软件对FPSO拖航系统水动力模型在不同风、流、初始拖航速度等情况下的运动状态进行时域仿真实验。最后,重点分析缆绳所受张力历时曲线图、FPSO纵向航速、FPSO偏航距离、FPSO航向变化等因海况不同而产生的变化,并提出拖航系统遇到偏荡、偏航等情况时的避险操作方法。本文的仿真实验在一定程度上能够准确的反映30万吨级FPSO拖航时的运动状态,实验结果表明:相对于其他方向的风、流,顶风和顺流更加有利于抑制FPSO拖航系统的偏荡与偏航,结合《海上拖航指南》中的要求,建议该FPSO拖航系统初始拖航速度为2.5m/s。本文得出的结论能够为FPSO拖航时相关运动特性的研究提供借鉴,对在海上FPSO拖航的遇险时的实际操作提供理论参考。
【图文】：

拖航系统,坐标系,拖航

第３章拖航系统建模逡逑．２拖航运动时域计算理论逡逑２．１拖航坐标系逡逑在研宄拖航系统的运动性能时，采用两个坐标系：固定坐标系ＯｃＸｏＹｏ和运逡逑坐标系Ｇｍｙｉ邋（ｉ＝ｌ，２分别表不拖船和被拖船）。船舶重心为运动坐标系原点，，逡逑表示航向角，ｈ表示漂角，七表示拖带角，Ｖｉ为航速，ｘｐｉ为拖点到船舶中心逡逑距离［５＜）］。逡逑逦－

模型图,水动力模型

且ＦＰＳＯ压载时吃水为１２ｍ，所以将模型沿Ｚ轴负方向移动１２ｍ再将逡逑模型沿ＸＯＹ平面切割，最后将切割完的两个新模型合成一个整体，以便接下来逡逑仿真实验的顺利进行。ＦＰＳＯ模型图如图３．４所示。逡逑Ｉ逡逑Ｌ＇逡逑图３．４邋ＦＰＳＯ水动力模型逡逑Ｆｉｇ．３．４邋Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋ＦＰＳＯ逡逑同理可得到拖船水动力模型图３．５。逡逑２３逡逑
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U675.93

【参考文献】