基于拖曳锚轨迹方程的拖曳锚系泊优化

发布时间：2025-01-11 02:59

　　 针对目前海洋工程领域中的拖曳式系泊设计采用的经验设计方法很难在设计之初准确计算系泊材料用量,不同重量的拖曳锚提供的系泊力不同的问题,考虑到降低系泊锚链的材料成本对降低整个系泊系统的成本有很大的优化作用,结合拖曳锚的极限平衡法拖曳轨迹理论方程,以不同重量的拖曳锚在黏性土壤中的不同拖曳距离下提供额定系泊力时所需的材料重量为系泊成本评价依据,提出一种浮式结构物系泊系统设计优化方法。阐述拖曳轨迹的确定方法,确定一个基于极限平衡法的预测模型,通过2个算例说明基于材料用量成本最优的拖曳锚选定方法的可行性和优化效果。研究形成的针对拖曳锚几何参数和安装过程优化的一系列方法能为小型浮式平台的系泊系统设计提供指导,根据其投放海域的海洋土壤环境,为特定的小型浮式平台选择适合的系泊系统提供参考。

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图1 浮式平台系泊示意

为使海上浮式平台能在特定海域作业，需对其位置进行约束，目前的约束方式主要有被动式系泊（见图1）、动力定位系泊和推进器辅助系泊3种[1]，其中：被动式系泊固定端主要采用重力锚、拖曳锚、吸力锚和动力贯入锚等进行系泊约束[2]；动力定位系泊和推进器辅助系泊主要采用浮式平台上安装的动力推....

图2 锚爪形状示意

目前已有的拖曳锚锚爪根据形状可分为锲形锚爪和矩形锚爪2种[20]（见图2，其中：tf为锚厚；Lf为锚爪长；β为锲形角），其中：锲形锚爪的整体形状特征为前小后大；矩形锚爪的整体形状特征为前后截面面积变化很小。在极限平衡法中，拖曳锚在土壤中的嵌入阻力的计算方式主要有简化尺寸计算和全尺....

图3 拖曳锚嵌入过程示意

根据拖曳锚极限平衡法的原理，当拖曳锚在土壤中沿某一方向运动时，该方向上的土壤对拖曳锚嵌入阻力与拖曳锚的几何参数和拖曳锚锚爪中心处的黏性土壤特性值有关[12]。拖曳锚嵌入过程示意见图3，其中：虚线为系泊链（也称反悬链段）；Te为系泊链泥面嵌入点处拉力；Td为系泊链离地端拉力；锚卸扣....

图4 反悬链受力单元示意

式中：Ti为反悬链单元下端点拉力；θi为下端点拉力与水平面夹角；Ti+1为反悬链单元上端点拉力；θi+1为上端点拉力与水平面夹角；w为系泊链单位长度重量；ds为反悬链单元长度。采用离散迭代法不仅能得到受力状态，而且能计算出反悬链段的系泊线长度。反悬链单位长度受到的切向力F和法向力....

本文编号：4025831