[发明专利]深水悬链线系泊缆的结构设计优化方法

摘要

本发明涉及一种深水悬链线系泊缆的结构设计优化方法，该方法针对“锚链-钢缆-锚链”三段组合式深水悬链线系泊缆，在给定缆绳规格、作业水深和浮体容许出现的极限水平偏移量条件下，兼顾设计规范对于系统各项指标的具体要求，通过迭代计算，确定出缆绳各分段长度、顶部预张力、系泊水平辐射距离等结构参数，从而在尽量控制总体用钢量与系泊荷载条件下，使缆绳的水平回复特性达到最优，之后将计算得出缆绳不同状态时的构型与受力情况，为系泊设备选型提供便利。本发明与现有的系泊分析软件MOSES，SESAM等商业软件相比，具有面向设计、实用性强、收敛速度快等优势，且实现了各类设计参数的优化选取，可用于深水浮式平台悬链线系泊系统的前期方案设计与性能评估。

主权项

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l1min与最小卧底段长度l0min，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l1max；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′+l1min‑l1max接近2d时终止迭代，此时的l2即为中部钢缆的最佳长度，l1max+l0min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′′+l0min‑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。