[發明專利]一種錨泊系統分析方法和裝置

有效

• 申請號: 201611131915.1
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106585870B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 李國杰;吳洪武;王仁軍
• 申請（專利權）人: 三一海洋重工有限公司
• 主分類號: B63B9/00
• 分類號: B63B9/00;B63B21/50
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 張紅平

技術領域

本發明涉及海洋工程技術領域，具體而言，涉及一種錨泊系統分析方法和裝置。

背景技術

目前，隨著海洋油氣開發向深水和超深水區域發展，用于定位海上浮式鉆井及生產平臺的復雜錨泊系統的重要性也不斷增加。復雜錨泊系統包括沿錨泊纜不同部位分布的若干浮子、沉子等附加結構。另外，在深水錨泊系統設計階段進行的模型實驗中，因為造波池深度限制，通常需要使用等效淺水錨泊系統模型對深水原型進行模擬。

現有技術中，為了對錨泊系統進行分析，會先設置一個錨泊系統模型，在錨泊系統模型中，假設錨線劃分成若干段，每一段錨線具有均勻屬性，如材料、直徑、單位長度重量等；沉子與浮子只可能附加在各分段的端點，錨線只受重力、浮力、海底支撐以及錨和位于浮子平臺的懸掛點拉力，且靜力平衡，忽略水流動態拖曳力、錨線慣性力和海底摩擦力。在這種假設條件下，每一段錨線的受力與形態可以用懸鏈線方程描述，而整根錨泊線上需要各段懸鏈線方程聯立，而每個懸鏈線方程都是非線性的，求解過程是需要通過數值計算方法迭代，比如：采用極大重量、極小長度分段的近似方法。所以錨泊系統分析方法的求解過程會先預設躺底段長度和錨泊線水平張力，求得一個懸掛點位置，然后迭代計算錨線的躺底長度和水平張力，直至計算所得懸掛點位置與目標位置足夠接近則求解完成。

在實現本發明過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下問題：

現有的錨泊系統模型并未考慮錨線包含多段不同性質的纜線，纜線有拉伸變形以及存在一個或多個沉子或浮子等復雜情況，導致通過錨泊系統模型的適用范圍較小且與真實錨線狀態有較大差距。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種錨泊系統分析方法和裝置，以提高錨泊系統模型的適用范圍。

第一方面，本發明實施例提供了一種錨泊系統分析方法，包括：

獲取各錨線分段的長度、沉子和浮子的數量以及所述沉子和所述浮子在錨線中的排列順序、所述沉子的屬性信息、錨點位置信息、懸掛點位置信息和錨線最小斷裂拉力；其中，所述錨線分段包括：錨點與相鄰沉子之間的錨線、兩相鄰沉子之間的錨線和相鄰的沉子和浮子之間的錨線，所述沉子的屬性信息包括：沉子的重量；

根據所述沉子和所述浮子的數量以及所述沉子和所述浮子在所述錨線中的排列順序，確定所述錨點與第一個浮子之間的沉子數量，并根據所述沉子數量確定所述錨泊系統的分析求解區域數量；

根據錨線觸底點所在位置，分別確定各分析求解區域內錨線的錨點到觸底點的長度、觸底點海底支承力和錨線水平張力的取值范圍；

根據確定的各所述分析求解區域內錨線的錨點到觸底點的長度、觸底點海底支承力和錨線水平張力的取值范圍，確定各所述分析求解區域所包括的懸掛點坐標集合；

根據所述懸掛點位置信息，確定懸掛點位于的分析求解區域；

計算所述懸掛點所在錨線分段兩端的張力垂直分量。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中：根據錨線觸底點所在位置，分別確定各分析求解區域內錨線的錨點到觸底點的長度、觸底點海底支承力和錨線水平張力的取值范圍，包括：

當分析求解區域內所述觸底點位于沉子時，所述分析求解區域內的所述錨點到所述觸底點的長度為錨點到所述沉子的錨線長度、所述觸底點海底支承力的取值范圍在0與所述沉子重量之間以及所述錨線水平張力的取值范圍在0與二倍的所述錨線最小斷裂拉力之間；

當分析求解區域內所述觸底點位于錨線上的各所述錨線分段時，所述分析求解區域內的所述錨點到所述觸底點的長度的取值范圍在0與所述觸底點所在錨線分段的長度之間、所述觸底點海底支承力的取值為0以及所述錨線水平張力的取值范圍在0與2倍的所述錨線最小斷裂拉力之間；

當分析求解區域內無觸底點時，所述分析求解區域內的所述錨點到所述觸底點的長度為0、所述觸底點海底支承力的取值范圍在負二倍的所述錨線最小斷裂拉力與0之間以及所述錨線水平張力的取值范圍在0與2倍的所述錨線最小斷裂拉力之間。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中：計算所述懸掛點所在各所述錨線分段兩端的張力垂直分量，包括：

判斷所述懸掛點所在分析求解區域中觸底點海底支承力是否為0；

如果是，則通過所述懸掛點位置信息中記錄的懸掛點坐標，計算所述懸掛點所在分析求解區域中錨線的錨點到觸底點的長度和錨線水平張力；

如果否，則通過所述懸掛點位置信息中記錄的懸掛點坐標，計算所述懸掛點所在分析求解區域中觸底點海底支承力和錨線水平張力；