[发明专利]深水悬链线系泊缆的结构设计优化方法

权利要求书

1.一种深水悬链线系泊缆的结构设计优化方法，其包括以下步骤：

1）单根系泊缆结构设计参数的确定：

步骤11，根据作业水深、现有缆绳规格以及海底锚链的最小悬空段长度l_1min与最小卧底段长度l_0min，首先固定船体锚链长度l₃并给予中部钢缆一个初始长度l₂，然后根据多段悬链线方程求出近端系泊缆悬空段的水平跨距H′；

步骤12，保持作业水深、现有缆绳规格与中部钢缆长度l₂不变，使得系泊缆顶部张力为50%的锚链破断拉力，然后根据多段悬链线方程求出远端系泊缆悬空段的水平跨距H′′与海底锚链的最大悬空段长度l_1max；

步骤13，逐渐增加中部钢缆长度l₂并重复上述步骤11和步骤12，当H′′-H′+l_1min-l_1max接近2d时终止迭代，此时的l₂即为中部钢缆的最佳长度，l_1max+l_0min即为卧底段和悬空段海底锚链的最佳长度，静态系泊水平辐射距离为H=H′′+l_0min-d，其中d为上部浮体所容许出现的最大水平偏移量；

2）单根系泊缆顶部预张力的求解：将系泊缆各分段长度、作业水深与静态系泊水平辐射距离作为输入条件，根据多段悬链线方程迭代计算求出系泊缆顶部预张力大小；

3）锚固基础的选型：根据锚固点处的最大水平拉力，设计得出锚固基础的类型与规格；

4）系泊系统整体回复刚度的计算：在给定每根系泊缆绳布置角度的前提下，逐步增加静态系泊水平辐射距离，根据多段悬链线方程迭代计算求出每根系泊缆顶部张力，形成系泊系统整体的水平恢复刚度曲线，从而确定系泊缆的总体布置根数与布置方向。

2.如权利要求1所述的深水悬链线系泊缆的结构设计优化方法，其特征在于：多段悬链线方程的表达式如下：

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))]]]>

同时满足如下的边界条件：

F_Z0=0   （2）

H=l₀+∑H_(i)i=1,2,3   （3）

V=∑V_(i)

其中，F_X(i)为系泊缆分段i的缆绳上端点处的水平向拉力；F_Z(i)为系泊缆分段i的缆绳上端点处的垂向拉力；q_(i)为系泊缆分段i的单位长度缆绳所受的垂向均布力；l_(i)为系泊缆分段i的长度；H_(i)为系泊缆分段i的水平跨距；E_(i)为系泊缆分段i的弹性模量；A_(i)为系泊缆分段i的截面积；V_(i)为系泊缆分段i的垂向高度；l_d(i)表示拉伸后的系泊缆分段i长度；H为深水悬链线系泊缆的静态系泊水平辐射距离；V为作业水深；F_Z0为海底锚链卧底段的着地点处的垂向拉力；l₀为海底锚链的卧底段长度。