[發明專利]深水懸鏈線系泊纜的結構設計優化方法

有效

• 申請號: 201310188897.0
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103295078A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 趙晶瑞;謝彬;王俊榮;喻西崇;馮瑋;王世圣
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油研究總院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

1.一種深水懸鏈線系泊纜的結構設計優化方法，其包括以下步驟：

1）單根系泊纜結構設計參數的確定：

步驟11，根據作業水深、現有纜繩規格以及海底錨鏈的最小懸空段長度l_1min與最小臥底段長度l_0min，首先固定船體錨鏈長度l₃并給予中部鋼纜一個初始長度l₂，然后根據多段懸鏈線方程求出近端系泊纜懸空段的水平跨距H′；

步驟12，保持作業水深、現有纜繩規格與中部鋼纜長度l₂不變，使得系泊纜頂部張力為50%的錨鏈破斷拉力，然后根據多段懸鏈線方程求出遠端系泊纜懸空段的水平跨距H′′與海底錨鏈的最大懸空段長度l_1max；

步驟13，逐漸增加中部鋼纜長度l₂并重復上述步驟11和步驟12，當H′′-H′+l_1min-l_1max接近2d時終止迭代，此時的l₂即為中部鋼纜的最佳長度，l_1max+l_0min即為臥底段和懸空段海底錨鏈的最佳長度，靜態系泊水平輻射距離為H=H′′+l_0min-d，其中d為上部浮體所容許出現的最大水平偏移量；

2）單根系泊纜頂部預張力的求解：將系泊纜各分段長度、作業水深與靜態系泊水平輻射距離作為輸入條件，根據多段懸鏈線方程迭代計算求出系泊纜頂部預張力大小；

3）錨固基礎的選型：根據錨固點處的最大水平拉力，設計得出錨固基礎的類型與規格；

4）系泊系統整體回復剛度的計算：在給定每根系泊纜繩布置角度的前提下，逐步增加靜態系泊水平輻射距離，根據多段懸鏈線方程迭代計算求出每根系泊纜頂部張力，形成系泊系統整體的水平恢復剛度曲線，從而確定系泊纜的總體布置根數與布置方向。

2.如權利要求1所述的深水懸鏈線系泊纜的結構設計優化方法，其特征在于：多段懸鏈線方程的表達式如下：

F_X(i)=F_X(i-1)

F_Z(i)=F_Z(i-1)+q_(i)·l_(i)

H(i)=FX(i)·[l(i)E(i)A(i)+1q(i)In(FX(i)+T(i)FX(i-1)+T(i-1))],i=1,2,3---(1)]]>

V(i)=12E(i)A(i)q(i)[T(i)2-T(i-1)2]+1q(i)[T(i)-T(i-1)]]]>

ld(i)=l(i)+12E(i)A(i)q(i)[FZ(i)T(i)-FZ(i-1)T(i-1)+FX(i)2In(FZ(i)+T(i)FZ(i-1)+T(i-1))]]]>

同時滿足如下的邊界條件：

F_Z0=0???（2）

H=l₀+∑H_(i)i=1,2,3???（3）

V=∑V_(i)

其中，F_X(i)為系泊纜分段i的纜繩上端點處的水平向拉力；F_Z(i)為系泊纜分段i的纜繩上端點處的垂向拉力；q_(i)為系泊纜分段i的單位長度纜繩所受的垂向均布力；l_(i)為系泊纜分段i的長度；H_(i)為系泊纜分段i的水平跨距；E_(i)為系泊纜分段i的彈性模量；A_(i)為系泊纜分段i的截面積；V_(i)為系泊纜分段i的垂向高度；l_d(i)表示拉伸后的系泊纜分段i長度；H為深水懸鏈線系泊纜的靜態系泊水平輻射距離；V為作業水深；F_Z0為海底錨鏈臥底段的著地點處的垂向拉力；l₀為海底錨鏈的臥底段長度。