[发明专利]一种延伸系泊线尺度模拟张力动态相似的模型试验方法

说明书

本发明属于浅水海洋工程浮式结构系泊系统模型试验技术领域，具体涉及一种延伸系泊线尺度模拟张力动态相似的模型试验方法。本发明针对当水池实际深度大于试验需求水深时试验水池由于没有假底而无法进行试验的问题，通过设计一套等效的延伸系泊系统，结合系泊静动力程序和优化算法，达到与原系泊系统相似的效果。本发明通过设定合理的延伸原则，结合系泊线的静力和动力分析，保证延伸前后单根系泊线和系泊系统的静力和动力特性一致。本发明扩大了现有无假底海洋工程水池的使用范围，节约了水池改造的巨大成本，可应用于近海海洋工程模型试验。

技术领域

本发明属于浅水海洋工程浮式结构系泊系统模型试验技术领域，具体涉及一种延伸系泊线尺度模拟张力动态相似的模型试验方法。

背景技术

浮式风机、海洋牧场和浅水FPSO等都是典型的近海海洋工程浮式结构，其系泊系统的准确定位必不可少。为了检验系泊系统设计的可靠性和合理性，在海洋工程水池进行模型试验是重要的一个环节。

由于系泊系统为发散型布置，缩尺后，对试验水池在跨度和深度方向都有相应的要求。为了适应不同类型、不同作业水深的系泊系统，现有的海洋工程水池尺度已经尽量加大，并配备假底设施。假底是与水池长宽尺度相同的大面积可升降结构，通常由钢材、玻璃钢或混凝土制作的浮箱连接组合而成，实现对不同试验水深的调节。但是，目前仍然还有很多水池没有安装可升降假底。在这类水池进行系泊系统模型试验时，由于水池深度是固定的，如果按照原本的缩尺比进行模型试验，由于无法固定系泊系统将导致试验不能正常开展。

当水池实际深度大于试验需求水深时，除了应用假底，目前还没有提出可行的方案。因此，本发明提出对浅水浮式结构的原系泊系统进行尺度延伸达到动态系泊张力相似，即延伸系泊系统。延伸后系泊线长度和跨度将增大，以系泊张力静态相似和动态相似为判据，对系泊系统各项参数进行详细的等效设计。

发明内容

本发明的目的在于克服海洋工程水池没有可升降假底的问题，提供一种延伸系泊线尺度模拟张力动态相似的模型试验方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：获取实际系泊系统的作业水深H_s、试验缩尺比1:λ、试验水池深度H，且所述的实际系泊系统由N₁根相同的系泊线组成，获取每根系泊线的段数N₂，获取每段系泊线的长度L_ns、轴向抗拉刚度EA_ns、水中单位长度质量w_ns、直径D_ns，获取系泊线水平方向跨度S_s；n＝1,2,...,N₂；

步骤2：确定延伸系泊系统作业水深为H_y＝H*λ，确定延伸因子为所述的延伸系泊系统中系泊线的数量、布局及每根系泊线的段数与实际系泊系统一致；确定待设计的延伸系泊系统中每段系泊线的长度L_ny、轴向抗拉刚度EA_ny、水中单位长度质量w_ny、直径D_ny的取值范围为：

所述的待设计的延伸系泊系统中系泊线水平方向跨度S_y根据试验水池的实际布局直接确定，且满足S_s≤S_y≤水池实际允许跨度；