2024(04):1-10. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240401
摘要:基于FAST建立OOstar平台的时域模型,研究风浪联合作用下平台的运动响应,采用统计学方法分析平台的不规则运动规律,利用傅里叶变换对平台运动进行频谱分析,重点关注波浪载荷差频分量及风载荷对平台低频慢漂运动的影响。结果表明:在不同海况下差频分量与风载荷均会使平台运动振幅增加,并使大振幅对应运动周期的离散性增强,而对小振幅对应运动周期的影响较小;差频分量对振幅及运动周期的影响随着海况的恶劣而增强,风载荷则相反。频谱分析表明,差频分量在不同海况下对平台自振频率处运动的激励影响均较大,风载荷则在四级海况下对平台自振频率处运动的激励影响较大,在八级海况下对平台自振频率处的激励影响较小。
2024(04):11-18. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240402
摘要:为探究海上风电基础有效的冲刷防护方法,针对某实际工程在波浪作用下的冲刷防护,分别提出抛石与柔性幕布、仿生水草与抛石、水平隔板与套筒等3种复合防护方法,并在波浪水槽中开展冲刷物理模型试验,分析不同防护手段作用下桩基周围的冲刷形态和最大冲刷深度。结果表明:柔性幕布可减小抛石单独作用时下潜流和马蹄涡对床身的剪切作用并减少床身砂石的流失;仿生水草可起到类似的作用,同时可减小正向流速和防止二次冲刷的作用;套筒可弥补水平隔板单独作用时水平隔板边缘易受冲刷的缺点。3种防护方法在波浪作用条件下的冲刷防护效果均较好,且水平隔板与套筒的复合防护方法效果最佳。
2024(04):19-24. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240403
摘要:为了解海上风电塔筒吊装过程中塔筒受力变形特征,采用Abaqus数值分析软件建立塔筒吊装三维有限元数值模型,分析塔筒厚度、长度及直径对筒身最大变形的影响规律。结果显示:当塔筒起吊处于水平状态下时,辅吊点处应力集中而发生屈服破坏;塔筒最大应变随着塔筒长度及直径的增加而增大,随着塔筒厚度的增加而减小;基于敏感性分析数据,提出基于遗传编程(Genetic Programming,GP)的塔筒最大变形预测模型,平均误差仅6.19%。数值分析结果可为海上风电塔筒吊装施工提供参考。
2024(04):25-31. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240404
摘要:海上风电机组的运维成本占海上风电场全生命周期成本的很大部分,因此降低运维成本是保证海上风电经济效益的关键。分析目前海上风电场常用的运维方法,提出多种人员转运船、运维母船、直升机组合的运维方案。根据海上风电场的位置、运维方式、维修时间、运维计划等因素,以最低的运维成本为目标,建立海上风电场运维模型,得到多种运维方案的最优运维团队数量。以江苏某风电场为例,根据风电场的特点进行实际运维方案设计,得到最佳运维方案。
2024(04):32-38. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240405
摘要:介绍浮式风机在深远海风能资源开发中的优势及国内外研发现状,简述波浪能发电的原理并综述在浮式风机上集成波浪能转换器的最新研究进展,归纳海水制氢的几种途经并梳理海上风电联合海水制氢相关概念设计及发展潜力,分析浮式风机整合海洋养殖笼的水动力特点并例举海上风电联合海洋养殖的试点项目,为基于浮式风机的海洋清洁能源融合发展提供参考。
2024(04):39-46. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240406
摘要:水下机器人已成为海底设施巡检和海洋环境调查的关键装备,海底无线充电基站是解决机器人原位电能补给的有效方案。概述磁耦合式水下无线电能传输技术的原理,针对电磁耦合器结构、补偿网络拓扑、涡流损耗分析等主要问题,综述水下无线电能传输技术的研究现状,总结海底无线充电基站的国内外应用进展,并展望水下无线电能传输技术在基础理论和应用方面的发展方向。
2024(04):47-53. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240407
摘要:为进一步提高自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的控制精度,对六自由度全驱动AUV进行建模,并搭建相应的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)。考虑到传统 ADRC待调整参数过多,且必须随着系统进行相应的参数调整,针对此,提出基于鸽群算法优化(Pigeon-Inspired Optimization,PIO)的ADRC(PIO-ADRC),并在相同仿真条件下将其与经过PIO的比例-积分-微分(Pigeon-Inspired Optimized Proportional Integral Derivative,PIO-PID)控制器和传统ADRC的控制效果进行对比。结果表明,使用PIO的ADRC超调量小、稳态误差小、控制效率更高。
2024(04):54-67. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240408
摘要:针对波浪中船舶操纵性和耐波性相互作用问题,建立一种基于双时间尺度的船舶操纵-耐波性耦合模型的数值预报方法,其中船-桨-舵水动力载荷采用经验公式估算,一阶线性波浪力和二阶波浪漂移力基于三维势流理论进行计算并建立数据库。基于数值方法研究某舰船在波浪中的回转运动,并且详细地分析双时间尺度方法的时间步长收敛性。在此基础上,建立三因素、三水平工况的数值试验算例,研究航速、波浪频率和波高对船舶回转运动影响的本质原因,进一步根据运动特性将波浪中船舶回转运动分为3种典型模式。讨论波浪中船舶回转过程中操纵和耐波性的关键特征参数,提出各种典型工况下双时间尺度法的最优时间步长选取原则。
2024(04):68-74. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240409
摘要:为满足跨海桥梁的施工要求,将半潜驳船改装为施工平台,为了解其在漂浮状态下的波浪动力特性,基于势流理论建立波浪与自升式改装平台的三维全尺寸数学模型。通过时域内的水动力计算,对自升式改装平台处于漂浮状态时,桩腿下放不同深度以及不同来浪方向的平台运动响应进行分析。计算发现:当平台桩腿下放不同深度时,改装平台整体处于稳定状态,其整体运动响应与平台自身尺寸相比都很小;在不同来浪方向波浪作用下,改装平台在水平方向与垂荡方向的运动响应幅度和运动轨迹不同,平台在桩腿下放过程中需要尽可能保证迎浪面积小。所得结论对深水自升式平台在漂浮状态的整体稳定性研究具有一定的指导意义。
2024(04):75-78. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240410
摘要:自行式模块化运输车(Self-Propelled Modular Transporter,SPMT)运输浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)上部模块经过减速带时由于激励而产生振动。参考四分之一车辆振动简化模型建立SPMT振动模型和多自由度系统动力学方程。采用MATLAB软件中Simulink模块对路面激励下的悬架液压系统加速度响应进行仿真模拟,得到加速度响应谱。与文献[11]提出的最大加速度响应谱进行对比,验证模型正确性。通过仿真分析得到SPMT在不同悬架阻尼、行驶速度、减速带宽度下通过减速带时模块和轮胎的加速度,分析不同参数对运输过程中加速度的影响。
2024(04):79-85. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240411
摘要:针对中国南海海况恶劣,浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)在南海服役多年后,少数支墩由于建造工艺出现裂纹问题,以南海某深水FPSO为研究对象,对常用箱式支墩形式进行改进优化设计。运用有限元方法对箱式模块支墩和改进后的丰字形模块支墩与十字交叉带裙边支墩进行评估,对不同支墩形式进行强度分析、变形分析和疲劳分析,并对不同支墩的工艺进行综合对比,结合工程实践和有限元计算,给出支墩推荐设计方案。结果表明,优化后的十字交叉带裙边支墩结构强度和疲劳均优于箱式支墩,同时还具有便于加工组装的特点,最终选定十字交叉带裙边支墩方案。
2024(04):86-92. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240412
摘要:由于工艺布置要求,海上换流站平台存在大量大跨度、转换、错层等结构设计难题,如何合理选择结构布置形式是海上换流站设计的关键因素。根据海上换流站平台典型的工艺布置方案,结合方案中对工艺布置、施工安装和运行检修等基本要求,对该平台的结构形式进行优化布置,并对4种典型结构形式方案在极端环境?、施工安装、地震等主要工况下进行仿真分析,从技术经济角度对不同方案的优缺点进行对比分析,提出优化设计方案和主要的结构布置建议。
2024(04):93-98. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240413
摘要:在分析国内外技术现状的基础上,详细说明宝鸡石油机械有限责任公司研制的13 5/8-10M卡爪式水下液压连接器的总体结构、技术参数和有限元分析结果,介绍样机制造和试验情况,并对卡爪式水下液压连接器的结构特点进行总结。该卡爪式水下液压连接器具有液压锁紧和多重解锁、位置指示、型面自锁、垫环固位和更换等功能,产品通过挪威船级社(DNV)和中国船级社(CCS)双认证,并取得API 17D证书,开展与用户设备的现场联调测试,有力推动水下油气装备关键部件的国产化。
2024(04):99-108. DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2024.04.20240414
摘要:为了给海底管道弃置提供完整的技术支持,以海底管道弃置流程分析与实例相结合的方式,介绍海底管道弃置方案的决策流程、关键问题和解决方法。建立指导弃置作业的标准框架,将方案制定分为信息收集、方案构造、方案比选、计划执行等4个阶段。阐述各阶段的工作内容和关注重点。在此基础上,结合海底管道弃置实例,阐述在弃置过程中各弃置方法的使用情形及影响,从多个角度对比各方法的特点,以期为具体工程提供指导和借鉴。