基于遗传算法的CALM系统软管及锚链优化设计
发布时间：2021-10-20 15:25
CALM型单点系泊系统适用于深浅水、不同海洋环境、不同吨位油轮,而且制造简单,被广泛应用于海上油气开发领域。本文主要针对中国灯笼型CALM单点系泊系统软管及锚链开展动力学与强度分析研究,并对其主要参数进行优化设计。主要工作内容如下:基于Morison方程和有限元法,建立浮筒、系泊系统、水下软管的多体耦合数值分析模型,开展作业工况、生存工况下的静力与动力响应分析,研究系统整体时域运动响应、慢漂的影响以及关键点运动特性,并分析不同的浮力材起始位置、间隔等参数对锚链与软管的最大张力、浮筒的运动性能的影响。针对CALM单点系泊系统软管、锚链等多目标优化问题,深入开展遗传算法研究,分析不同目标函数建立方法对优化结果的影响,实现在给定解空间上寻找帕累托最优解集;同时开展适应度函数和突变方法研究以保证优化解的多样性,最后建立基于遗传算法的CALM型单点系泊系统自动优化框架,并开发多目标寻优程序。针对锚链长度、锚泊半径、锚链夹角、软管长度等主要设计参数,开展敏感性分析研究,并以锚链有效张力最小、软管弯曲半径最大为目标进行系泊系统构型优化设计,基于遗传算法的寻优过程能够收敛,并最终得到优化方案。依据相关...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４内转塔式单点系泊系统
图１．２?ＨＹＳＹ１１３?ＦＰＳＯ?图１＿３软刚臂式单点系泊系统组成??转塔式单点系泊系统可以用于工作环境恶劣、海浪方向多变不定的海域，在恶劣海??况下起到风向标的作用，使ＦＰＳＯ可以绕系泊系统３６０度自由旋转，使其总是保持在最??佳的抗击风浪的位置，从而能够保持ＦＰＳＯ长期连续的海上作业。该系泊系统具有安全、??可靠、经济等优点，为海上油气产业的开采提供了作业保障。目前随着深海油气产业的??发展，该系泊技术还在不断发展之中，其发展和应用是促进海洋油气开发产业发展和提??高海上运输效率的重要部分［５－６１。??
比如对海底地貌有较高要求，在较为恶劣的海洋环境中浮筒的状态不好控制等，??这些都会对ＣＡＬＭ系泊系统的水下部分造成挠曲破坏和易损疲劳等。??如图１．６所示ＣＡＬＭ系统作为一个综合系统［７］，海底输油管线、系泊缆、漂浮软管、??水下软管、管汇基盘、锚泊系统、转盘系统、浮筒以及辅助设备构成了该系统基本的设??备构造。??，鲁，鲁：ｆ??鈐祆?＃一锚锫??图１．６典型ＣＡＬＭ系统示意图??世界上首套单点系泊系统于１９５９年由美国ＩＭＯＤＣＯ公司设计建造，船东为瑞典皇??家海军。该系统是为了用于海上舰艇的用油补给所需而建，其单点系泊采用ＣＡＬＭ系??统，该浮筒重６０ｔ，直径大约为４．５ｍ，可以为２０００ｔ左右吨位的船舶系泊，作为“海上??加油站”名噪一时，从此单点系泊系统成为了海洋石油气工程中炙手可热的研宄项目，??也打开了了单点系泊系统在海工行业应用的大门［８］。近些年来，随着海洋中大量资源的??发现
【参考文献】：
期刊论文
[1]CALM单点系泊系统设计综述[J]. 周楠,刘旭平,李俊汲. 海洋工程装备与技术. 2017(02)
[2]基于遗传算法与NM理论的船型优化[J]. 刘晓义,吴建威,万德成. 水动力学研究与进展（A辑）. 2016(05)
[3]基于神经网络和遗传算法的系泊线长度参数优化[J]. 孙丽萍,张伟,艾尚茂. 船舶工程. 2015(04)
[4]深水海底管道J型铺设的动态分析[J]. 沙勇,周巍伟,李丽玮,曹静. 工程力学. 2014(S1)
[5]基于遗传算法的最小阻力船型优化设计[J]. 张宝吉,马坤,纪卓尚. 船舶力学. 2011(04)
[6]遗传算法与线性兴波阻力理论结合的船型优化[J]. 崔焰,卢晓平,董依兰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2009(09)
[7]基于遗传算法的超深水半潜式平台优化[J]. 陈新权,谭家华. 中国海洋平台. 2006(06)
[8]基于遗传算法的机舱三维优化布置设计[J]. 张国忠,刘玉君. 造船技术. 2005(06)
[9]单点系泊油轮动力响应试验研究[J]. 徐兴平. 石油大学学报(自然科学版). 2002(04)
[10]悬链锚腿系泊装置的结构特点及安装和检查方法的探讨[J]. 何明. 中国海洋平台. 2000(04)
硕士论文
[1]缓波形钢悬链立管分析与优化设计[D]. 徐莹.哈尔滨工程大学 2016
[2]浮筒单点系统缓波式柔性立管性能研究[D]. 曹淑刚.中国海洋大学 2015
[3]CALM系泊系统动力响应分析[D]. 冷述栋.大连理工大学 2013
[4]悬链式单点系泊立管设计与分析技术研究[D]. 冯俐.大连理工大学 2013
[5]基于BP神经网络仿真的系泊优化设计[D]. 王宽.天津大学 2012
[6]曹妃甸港区CALM系统建设的可行性研究[D]. 纪晨曦.大连海事大学 2011
[7]半潜式平台钻井系统布置关键技术研究[D]. 鲁桂荣.中国石油大学 2008
[8]系船浮筒设计与动力响应分析[D]. 左建立.天津大学 2006
本文编号：3447149
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．４内转塔式单点系泊系统
图１．２?ＨＹＳＹ１１３?ＦＰＳＯ?图１＿３软刚臂式单点系泊系统组成??转塔式单点系泊系统可以用于工作环境恶劣、海浪方向多变不定的海域，在恶劣海??况下起到风向标的作用，使ＦＰＳＯ可以绕系泊系统３６０度自由旋转，使其总是保持在最??佳的抗击风浪的位置，从而能够保持ＦＰＳＯ长期连续的海上作业。该系泊系统具有安全、??可靠、经济等优点，为海上油气产业的开采提供了作业保障。目前随着深海油气产业的??发展，该系泊技术还在不断发展之中，其发展和应用是促进海洋油气开发产业发展和提??高海上运输效率的重要部分［５－６１。??
比如对海底地貌有较高要求，在较为恶劣的海洋环境中浮筒的状态不好控制等，??这些都会对ＣＡＬＭ系泊系统的水下部分造成挠曲破坏和易损疲劳等。??如图１．６所示ＣＡＬＭ系统作为一个综合系统［７］，海底输油管线、系泊缆、漂浮软管、??水下软管、管汇基盘、锚泊系统、转盘系统、浮筒以及辅助设备构成了该系统基本的设??备构造。??，鲁，鲁：ｆ??鈐祆?＃一锚锫??图１．６典型ＣＡＬＭ系统示意图??世界上首套单点系泊系统于１９５９年由美国ＩＭＯＤＣＯ公司设计建造，船东为瑞典皇??家海军。该系统是为了用于海上舰艇的用油补给所需而建，其单点系泊采用ＣＡＬＭ系??统，该浮筒重６０ｔ，直径大约为４．５ｍ，可以为２０００ｔ左右吨位的船舶系泊，作为“海上??加油站”名噪一时，从此单点系泊系统成为了海洋石油气工程中炙手可热的研宄项目，??也打开了了单点系泊系统在海工行业应用的大门［８］。近些年来，随着海洋中大量资源的??发现
【参考文献】：
期刊论文
[1]CALM单点系泊系统设计综述[J]. 周楠,刘旭平,李俊汲. 海洋工程装备与技术. 2017(02)
[2]基于遗传算法与NM理论的船型优化[J]. 刘晓义,吴建威,万德成. 水动力学研究与进展（A辑）. 2016(05)
[3]基于神经网络和遗传算法的系泊线长度参数优化[J]. 孙丽萍,张伟,艾尚茂. 船舶工程. 2015(04)
[4]深水海底管道J型铺设的动态分析[J]. 沙勇,周巍伟,李丽玮,曹静. 工程力学. 2014(S1)
[5]基于遗传算法的最小阻力船型优化设计[J]. 张宝吉,马坤,纪卓尚. 船舶力学. 2011(04)
[6]遗传算法与线性兴波阻力理论结合的船型优化[J]. 崔焰,卢晓平,董依兰. 华中科技大学学报(自然科学版). 2009(09)
[7]基于遗传算法的超深水半潜式平台优化[J]. 陈新权,谭家华. 中国海洋平台. 2006(06)
[8]基于遗传算法的机舱三维优化布置设计[J]. 张国忠,刘玉君. 造船技术. 2005(06)
[9]单点系泊油轮动力响应试验研究[J]. 徐兴平. 石油大学学报(自然科学版). 2002(04)
[10]悬链锚腿系泊装置的结构特点及安装和检查方法的探讨[J]. 何明. 中国海洋平台. 2000(04)
硕士论文
[1]缓波形钢悬链立管分析与优化设计[D]. 徐莹.哈尔滨工程大学 2016
[2]浮筒单点系统缓波式柔性立管性能研究[D]. 曹淑刚.中国海洋大学 2015
[3]CALM系泊系统动力响应分析[D]. 冷述栋.大连理工大学 2013
[4]悬链式单点系泊立管设计与分析技术研究[D]. 冯俐.大连理工大学 2013
[5]基于BP神经网络仿真的系泊优化设计[D]. 王宽.天津大学 2012
[6]曹妃甸港区CALM系统建设的可行性研究[D]. 纪晨曦.大连海事大学 2011
[7]半潜式平台钻井系统布置关键技术研究[D]. 鲁桂荣.中国石油大学 2008
[8]系船浮筒设计与动力响应分析[D]. 左建立.天津大学 2006
本文编号：3447149
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