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FPSO局部系泊失效下的动力响应及DP控制分析
| 论文题名： | FPSO局部系泊失效下的动力响应及DP控制分析 |
| 关键词： | 浮式生产储卸油系统;局部系泊失效;船体动力响应;动力定位控制 |
| 摘要： | 浮式生产储卸油系统具有服役时间长、服役环境为全天候海洋环境等特点，长期的外载和海洋腐蚀均可能导致其系泊系统出现局部失效，甚至导致火灾、爆炸、沉没等事故，危及平台的安全运行。本文对其系泊缆的可靠性进行评估，并对局部系泊失效下的船体动力响应进行预测，探究该情况下动力定位控制对船体的定位作用，本文研究对该系统的系泊安全性提升具有理论意义和实用价值。 本文主要采用数值方法，建立了浮式生产储卸油系统的船体-内转塔-系泊缆耦合分析模型，计算得到船体的频域响应数据后，利用时域模拟方法，对浮式生产储卸油系统在风浪流环境下的动力响应进行预报。 本文针对多个离散海况下的系泊缆张力进行分析，利用得到的张力数据，结合疲劳及应力-强度干涉等原理，建立系泊缆疲劳时变可靠性计算模型并编程，对系泊缆在服役年限内的疲劳时变可靠性进行分析。系泊缆由系泊链和钢缆组成，分析发现疲劳对钢缆的可靠性影响极低，却使得系泊链的可靠性在其服役的中后期明显降低，多数链的失效风险较高。考虑腐蚀因素后，系泊链的可靠性进一步下降，且其对系泊链腐蚀速率的敏感性较高。 针对可靠性下降较快的系泊缆进行失效处理，对局部系泊失效下的船体动力响应分析后发现，一旦系泊系统局部失效导致其纵向系泊刚度遭到折减，其纵荡固有周期变大，而其余自由度固有周期变化极小。单根缆失效下，若环境方向与失效缆布置位置越接近平行，船体在水平面内的响应将更为剧烈，此时一旦布置于同组的两根缆失效，船体的水平偏移将超出规范限制，同时该组内剩余缆的张力也不再满足规范要求，具有发生连续失效的风险。 最后为了对局部系泊失效下的船体响应进行控制，提高浮式生产储卸油系统的安全性，对AQWA软件进行二次开发，添加了船体动力定位控制功能。通过实例计算，验证了方法的可靠性和实用性。分析发现，控制目标设定越高、推进器反应速度越快、推进器数量越多，控制效果越好。同时，单根缆和两根缆失效下得到的控制效果均较为理想，但是若同组的三根缆均失效，推进器所供推力将不足以满足船体的定位要求。 |
| 作者： | 姚云鹏 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 徐立新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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