“中油海101”铺管船托管架优化设计.pdf

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1、石油机械２０１５年第４３卷第８期ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ—９３—◀海洋石油装备▶“中油海１０１”铺管船托管架优化设计１１２２２高兆鑫付春丽唐继蔚刘畅陈河（１?中国石油集团海洋工程有限公司２?杭州欧佩亚海洋工程有限公司）摘要：为了解决“中油海１０１”铺管船无法向５０ｍ以上水深铺设的难题，优化设计出一套能够满足台湾海峡铺设要求的３节托管架。运用ＯＦＦＰＩＰＥ软件进行ＤＮ１５０～ＤＮ１０５０管道铺设分析，得到优化设计后的托管架托辊上载荷大小；再通过有限元软件ＡＮＳＹＳ中的水动力ＡＱＷＡ

2、模块获得了铺管船的水动力运动响应结果；最后用有限元软件ＡＢＡＱＵＳ对托管架整体强度进行校核，校核结果表明，托管架结构强度满足设计要求。经过优化设计后的３节托管架能够满足“中油海１０１”铺管船ＤＮ１５０～ＤＮ１０５０管１００ｍ水深的铺设要求，提高了原有铺设能力和作业效率。关键词：铺管船；托管架；铺设分析；水动力分析；ＡＮＳＹＳ；强度校核；优化设计中图分类号：ＴＥ９５２文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０１５?０８?０２０ＤｅｓｉｇｎＯｐｔｉｍｉｚａｔｉ

3、ｏｎｏｆｔｈｅＳｔｉｎｇｅｒｏｆ“ＺＨＯＮＧＹＯＵＨＡＩ１０１”ＰｉｐｅｌａｙｉｎｇＶｅｓｓｅｌ１１２２２ＧａｏＺｈａｏｘｉｎＦｕＣｈｕｎｌｉＴａｎｇＪｉｗｅｉＬｉｕＣｈａｎｇＣｈｅｎＨｅ（１?ＣＮＰＣＯｆｆｓｈｏｒｅＥｎｇｉｎｅｒｉｎｇＣｏ?，Ｌｔｄ?；２?ＨａｎｇｚｈｏｕＯＰＲＯｆｆｓｈｏｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ?，Ｌｔｄ?）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｔｒｉｐａｒｔｉｔｅｓｔｉｎｇｅｒｆｏｒ“ＺＨＯＮＧＹＯＵＨＡＩ１０１”ｐｉｐｅｌａｙｉｎｇｖｅｓｓｅｌｉｓｏｐｔｉｍａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒ

4、ｌａｙｉｎｇｐｉｐｅｉｎＴａｉｗａｎＳｔｒａｉｔｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｖｅｓｓｅｌ’ｓｉｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｌａｙｉｎｇｐｉｐｅｉｎｗａｔｅｒｄｅｅｐｅｒｔｈａｎ５０ｍ?ＯＦＦＰＩＰＥｓｏｆｔ⁃ｗａｒｅｉｓｕｓｅｄｆｏｒＤＮ１５０～ＤＮ１０５０ｐｉｐｅｌａｙｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｔｏｇｅｔｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｅｄｌｏａｄｏｎｔｈｅｓｔｉｎｇｅｒｒｏｌｌｅｒ?Ｔｈｅｎ，ｈｙ⁃ｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｐｉｐｅｌａｙｉｎｇｖｅｓｓｅｌｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｂ

5、ｙｕｓｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＡＱＷＡｍｏｄｕｌｅｉｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＡＮＳＹＳ?Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｔｉｎｇｅｒｉｓｃｈｅｃｋｅｄｂｙＡＢＡＱＵＳａｎｄｍｅｅｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ?ＴｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｅｄｔｒｉｐａｒｔｉｔｅｓｔｉｎｇｅｒｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｌａｙｉｎｇＤＮ１５０～ＤＮ１０５０ｐｉｐｅｉｎ１００ｍｗａｔｅｒｂｙ“ＺＨＯＮＧＹＯＵＨＡＩ１０１

6、”ｐｉｐｅｌａｙｉｎｇｖｅｓｓｅｌ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｉｐｅｌａｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｐｅｌａｙｉｎｇｖｅｓｓｅｌ；ｓｔｉｎｇｅｒ；ｐｉｐｅｌａｙｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓ；ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓ；ＡＮＳＹＳ；ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｈｅｃｋ；ｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ涵盖海上油田开发中的海底管线敷设、海底电缆光０引言缆铺设、港口建设施工、海上风电开发建设、海底挖沟以及海上工程支持等多项内容。目前该船上４０２我国拥有３００万

7、ｋｍ海疆，油气资源十分丰ｍ托管架无法进行水深８０ｍ的铺设，因此需要重新［１－３］富，台湾海峡属东海海区，南通南海，临靠台设计一套托管架以满足１００ｍ以上水深的铺设要求。湾岛以及福建海岸，总长约为３７０ｋｍ。北窄南宽，其中南口宽约４１０ｋｍ；北口宽约２００ｋｍ；整个海１铺设分析峡最狭窄处约１３０ｋｍ。西气东输三线海底管线计划部署在海峡北部穿越海峡，估算路由长度１４０对ＤＮ１５０～ＤＮ１０５０海底管道正常铺设进行静ｋｍ左右，最大水深８０ｍ，平均水深５０～６０ｍ。态分析和动态分析。采用ＯＦＦＰＩＰＥ软件对正

8、常铺“中油海１０１”铺管船是我国建造的具有自主设下的海底管道进行静态分析和动态分析，得到支知识产权的多功能非自航海洋工程船舶，作业范围撑点管道所受应力并进行校核，以确保所设计的托—９４—石油机械２０１５年第４３卷第８期［４－５］管架满足设计管径和水深范围要求。遇表面潮流，流速为１?５４ｍ／ｓ。１?１基础数据采用的波浪谱为ＪＯＮＳＷＡＰ谱，ＪＯＮＳＷＡＰ谱结构为Ｘ５２、Ｘ６０级钢制管道的铺设一共有３γ的范围为１?７～２?５，取γ＝１?９，谱函数为：层，内层