浅水中OSV锚泊定位分析研究.pdf

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1、浅水中OSV锚泊定位分析研究魏跃峰，单铁兵，潘方豪（中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011）摘要：本文采用数值计算方法对浅水中海洋平台支持船（OSV）的锚泊定位性能开展研究。首先，基于三维频域势流理论，对一艘OSV不同水深的水动力性能开展分析，计算了水动力系数、运动幅值响应算子、一阶波浪力和二阶波浪力。由于浅水中非线性效应显著，本文采用中场公式计算了该OSV全二阶波浪力传递函数（FullQuadraticTransferFunction，简称全QTF）。然后，本文对不同水深下锚泊系统的水平刚度开展了分析，计算了不同水深下锚泊系统的水平刚度，研究了水深对锚泊系统水平刚度的影响。最后，采

2、用准动态方法对不同水深下的OSV和锚泊系统开展时域分析，研究了水深对船体运动性能和锚索张力的影响。关键词：锚泊定位；全QTF；准动态方法中图分类号：U653.2文献标识码：AResearchonthemooringpositionanalysisofOSVinshallowwaterYuefengWei,TiebingShan,FanghaoPan(MarineDesign&ResearchInstituteofChina,Shanghai200011,China)Abstract:Numericalstudieshavebeencarriedouttoinvestigatethemoor

3、ingperformanceinshallowwater.First,frequencydomainanalysisofanOSViscarriedoutindifferentwaterdepths,basedon3Dpotentialtheory.Middle-fieldformulationisadoptedtocalculatethefullyquadratictransferfunction(QTF)ofsecondorderwaveforce.Furthermore,StaticanalysisfortheOSVwithmooringsystemisconductedtoobta

4、inthemooringstiffness.Theeffectofwaterdepthonthemooringstiffnesshasbeenstudied.Finally,timedomainanalysisisperformedbyquasi-dynamicmethodtoachievethemotionresponseofthehullandthetensionofmooringlines.TheeffectsofwaterdepthandfullQTFonthemooringperformanceoffloatingstructuresinshallowwaterhavebeens

5、tudied.Keywords:mooringpositionanalysis;fullQTF;shallowwater0引言越来越多的海洋浮式结构物，如浮式生产储油轮（FPSO）、浮式储存及再气化装置（FSRU）和海洋平台支持船（OSV）等，作业于浅水区域。然而，由于浅水中浮式结构物受到的二阶波浪力显著，并且锚索的悬链线效应较差，浅水中浮式结构物的锚泊系统设计十分复杂。浅水中浮式结构物的锚泊定位问题引起国内外海洋工程界广泛关注。[1]Fujii等提出了计算浅水中浮式储油轮锚泊定位时域分析的数学模型，并通过试验验证了该数学[2]模型的可靠性。Xiao等研究了水深对软钢臂锚泊FPSO纵荡运动

6、的影响。在浅水中，随着水深的减[3]小，FPSO纵荡运动和锚索张力都会急剧增大。Xiong等采用动态耦合时域分析方法，研究了浅水中多点锚泊驳船水动力性能。计算时二阶波浪力采用全QTF，分析了浅水中全QTF对船体运动的影响，[4]并采用模型试验验证了数值分析的准确性。李欣等采用三维线性势流理论和近场法，对超大型FPSO[5]二阶波浪力进行了数值分析，研究了浅水中不同水深对FPSO二阶波浪力的影响。陈忆宁等分别采用Newman近似和近场法计算了深水和浅水等不同水深下FPSO二阶波浪力的传递函数。研究表明，只有在深水时Newman近似方法才适用，在浅水中由近场法计算全QTF，从而得到的二阶波浪力

7、更234[6]接近试验结果。李淑一等也分别采用Neman近似和全QTF方法计算了浅水中软钢臂锚泊FPSO水动力性能，研究表明浅水中Newman近似法计算二阶差频力的有效性依赖于水深/吃水比、谱峰周期[7]以及FPSO纵荡固有周期。除了对浅水中浮体二阶波浪力的研究外，吕立功等对浅水中锚链的悬链线效应开展了研究，对于浅水锚泊，悬链线效应很小，载荷‐位移静特性曲线的非线性变得十分明显。在极限载荷条件下，锚链可能过分张紧，即弹性