系泊模式对深水Spar平台运动性能的影响.pdf

第4 0 卷第9 期 2 0 1 0 年9 月 中国海洋大学学报 P E R I O D I C A L ( ) FO C E A NU N I V E R S I T YO FC H I N A 4 0 ( 9 ) ：1 4 7 1 5 3 S e p ，2 0 1 0 系泊模式对深水S p a r 平台运动性能的影响 孙金伟，王树青 ( 中国海洋大学工程学院，山东青岛2 6 6 1 0 0 ) 摘要： 在频域和时域内研究对等分布式系泊和分组式系泊2 种系泊模式对S p a r 平台运动性能的影响，并分析单根系 泊缆破断失效后平台运动性能的变化。首先建立S p a r 平台的三维水动力模型，通过在平台柱体导缆孔处指定预张力、倾 角和刚度来模拟系泊系统的影响；然后采用三维势流理论进行浮体水动力计算，获得S p a r 平台运动响应的传递函数等水 动力参数；最后根据实际海况资料，在平台生存工况下，进行S p a r 平台在完好系泊和单根系泊缆破断失效状态下运动响应 的短期预报，并在时域内进行耦合分析。研究平台运动响应和系泊缆张力变化情况。研究结果对S p a r 平台系泊系统设计 和平台设计前期运动性能研究有参考意义。 关键词：深水；S p a r 平台；运动性能；系泊模式；短期预报；时域分析 中图法分类号：T U 3 1 2 文献标志码： A 文章编号： 1 6 7 2 5 1 7 4 ( 2 0 1 0 ) 0 9 1 4 7 一0 7 随着工业的发展，当今世界大部分地区的浅海油 气资源已日趋减少，海洋油气开发由近海向深海发展 已成必然趋势。在深海和超深海油气开发中，深海浮 式平台发挥着越来越重要的作用。单柱式平台( S p a r ) 是深海采油较常用的浮式平台，其特点是吃水深，重心 很低，波浪对其影响较小，相对而言在恶劣的海况下具 有良好的稳定性；同时S p a r 造价低、便于安装、可重复 使用，其柱体内部可储油，而大吃水柱体对立管有良好 的保护作用；平台的运动响应对水深变化不敏感，更适 宜于在深水海域应用。S p a r 平台靠系泊系统固定在工 作海域进行作业，慢变的波浪、风、流载荷使系泊浮式 平台产生较大的低频慢漂运动，波频运动使系泊系统 产生显著的动力响应，而不同的系泊模式对平台的运 动性能有较大的影响，因此在S p a r 平台设计前期，有 必要对不同形式的系泊模式展开研究。 近年来，关于深水浮体水动力性能方面的研究较 多，而考虑系泊模式对浮体运动性能影响的研究则相 对较少。W A N GY in g 1 等在频域和时域内研究了1 种新型S p a r 平台- - G e o m e t r icS p a r 的水动力性能，考 虑了浮体与立管及锚泊系统的耦合影响。童波 2 等探 讨了半潜式平台悬链线式系泊系统下，系泊缆直径、长 度和预张力角度以及系泊缆布置角度和系泊缆数目对 于锚泊系统动力响应的影响。王世圣 3 等应用S E S - A M 软件研究了4 种深水半潜式钻井平台的运动性 能，应用频域分析法对深水半潜式钻井平台运动响应 进行了短期预报。潘子辉 4 应用M O S E S 软件对一座 基金项目：国家自然科学基金重点项目( 5 0 7 3 9 0 0 4 ，5 0 6 3 9 0 3 0 ) 资助 收稿只期：2 0 0 9 1 1 2 6 ；修订日期? 2 0 1 0 - 0 2 - 1 5 作者简介：孙金伟( 1 9 8 5 一) ，男，硕士生，E - m a il ：s u n j in w e i o u ce d u C l l 工作海域为我国南海的深海半潜式钻井平台的运动响 应进行了分析，并进行了试验验证。陈徐均 5 等对单 一锚链的锚泊系统，基于线性化假设推导了不同布链 方式下交叉型和人字型锚链系统提供的首摇和横摇回 复力矩的大小以及方向的不确定性。T M S m it h L 6 J 通 过计算发现随着位移的增大，锚泊线夹角为2 2 5 6 7 5 ( 。) 的锚泊系统布置方式的系统回复力显示出方 向上的平稳性。 关于深水浮式平台水动力性能的研究，通常采用 数值模拟和模型试验相结合的方法。但是，模型试验 对水池的水深有较高要求，国内能够开展模型实验的 单位和机构并不多，模型试验在条件上存在着一定的 限制；国内外某些文献有平台模型试验或现场实测的 数据，但通常缺乏平台具体的尺寸参数，在数模的建立 上存在难度，因此要做到数值模拟和模型试验相结合 还存在一定困难。本文主要采用数值模拟的方法来开 展研究。D N V 船级社的S E S A M 软件是海洋工程界 较成熟的商业软件，其H Y D R O D 和D E E P C 模块分别 针对频域内水动力特性计算和时域内耦合分析，被证 明可信度较高，本文主要采用此软件作为数值分析的 工具。 本文在频域和时域内研究了对等分布式系泊和分 组式系泊2 种系泊模式对S p a r 平台运动性能的影响， 并分析了单根系泊缆破断失效情况下平台运动性能的 变化情况。频域内以三维势流理论为基础计算S p a r 平台的水动力特性，建立A n ch o r 单元模拟系泊缆的预 中国海洋大学学报 张力、倾角及回复刚度等，计算了浮体的运动特性，并 进行了运动响应的短期预报；时域分析考虑了锚泊系 统与浮体的耦合作用，结合频域水动力参数，建立S p a r 平台和锚泊系统的耦合模型，进行了非线性时域模拟 分析 7 ，获取了浮体运动特性和系泊缆张力结果，综合 比较频域和时域分析结果，得出了有意结论。 1 计算相关理论 1 1 三维势流理论 海洋工程结构中，对于一个在波浪场中微幅运动 的大尺度结构物来说，波浪载荷对结构的作用可分为 绕射作用和辐射作用2 部分，S p a r 平台承受的波浪载 荷为波浪绕射载荷和辐射载荷的卺加。 势流理论是目前最常用的计算结构物湿表面上波 浪力的方法，它设定速度势存在并满足拉普拉斯方程 和四类边界条件：自由面条件、海底条件、物体湿表面 条件和辐射条件( 无穷远处边界条件) 。根据拉普拉斯 方程和边界条件可以唯一地确定出速度势，然后按伯 努利公式计算物体湿表面上的压力。作为浮体在波浪 上运动的流体动力问题，关键是求流场中的速度势。 流场中的总速度势应包括入射波的贡献、浮体存在对 流场扰动的贡献和浮体运动对流场扰动的贡献。即 一味+ 奶，鲰= 如e q ，奶一瓯+ 西 ( 1 ) 一1 6 式中：多为流场总速度势；指刚体假定下浮体6 个自 由度运动的幅值；或为单位辐射势；瓯为入射势，西 为单位绕射势，表示浮体存在对流场扰动的贡献，二者 相加得到总绕射势西D 。 辐射速度势和绕射速度势满足物面边界条件： 瓯一n i，= 0 ( 2 ) 选择自由面源势作为格林函数，通过格林定理求 解上述边界条件，即可得到总速度势垂，进而求出物体 表面上的压强分布，求得作用在物体上的波浪力与力 矩。 1 2 运动方程 考虑系泊系统的平台运动方程： ( M + p ) 篁) + A 士) + K z ) 一p + + P + P + P ，l ( 3 ) 式中：M 为浮体的广义质量矩阵；p 、A 和K 分别为附加 质量矩阵、阻尼系数矩阵和静水回复力矩阵； 列、 尘) 和( z 分别为广义加速度列阵、广义速度列阵和广义位 移列阵；p 为佛汝德一克雷洛夫力；F 为波浪绕射力； P 为风力；P 为流力；p 为系泊力。 考虑系泊力和环境载荷等非线性因素的影响，本 文采用间接时域法即先求出频域水动力参数，如附加 质量、阻尼以及波浪力，通过H 叮将计算结果从频域 变为时域。运动方程如下： ( M + p ) 士) + 二。 - K ( t - - r ) 土) d r + K x = F 辟+ 一+ P + P + P ，l + F d( 4 ) 式中：K ( 一r ) 为系统的延迟函数；F d 为二阶波浪漂移 力；其他参数含义同式( 3 ) 。 2 模型建立及水动力分析 2 1 系泊缆布置 系泊缆采用锚链一钢缭锚链三段式材料，采用悬 链线式连接，锚链的轴向刚度为1 0 3 1 0 6k N ，直径为 0 2 1 5 6m ，钢缆的轴向刚度为3 1 9 1 0 5k N ，直径为 0 1 6 5 4m 。系泊方式考虑对等分布式系泊和分组式系 泊2 种。对等分布式系泊模式中，1 2 根系泊缆沿S p a r 平台四周均匀分布，相邻两系泊缆间的夹角为3 0 ( 。) ， 见图1 ；分组式系泊模式中，1 2 根系泊缆分成4 组，每 组3 根系泊缆，4 组系泊缆沿S p a r 平台四周均匀分布， 相邻两系泊缆组之间的夹角为9 0o ) ，每组系泊缆内， 相邻两系泊缆之间的夹角为2 2 5 ( 。) ，见图3 。2 种系 泊模式中，系泊缆与海平面的夹角均为4 2 ( 。) 。本文还 考虑了锚泊系统中编号为1 的系泊缆破断情况，2 种系 白模式下1 号系泊缆破断失效系泊示意图分别见图2 和图4 。 7 图1 对等分布式系泊 F ig 1E q u a l l yd is t r ib u t e dm o o r in gm e t h o d 2 图2 对等分布式系泊( 1 号系泊缆破断) F ig 2E q u a l l yd is t r ib u t e dm o o r in gm e t h o d ( w it hm o o r in gl in e1b r o k e n ) 9 期孙金伟，等：系泊模式对深水S p a r 平台运动性能的影响 图3 分组式系泊 F ig 3G r o u p e dm o o r in gm e t h o d 图4 分组式系泊( 1 号系泊缆破断) F ig 4G r o u p e dm o o r in gm e t h o d ( w it hm o o r in gl in e1b r o k e n ) 2 2 有限元模型 S p a r 平台柱体直径为3 7 1 8m ，生存状态下，吃水 1 9 8 1 2m ，平台排水体积为2 1 51 6 4m 3 。建立计算所 需的平台湿表面模型( 见图5 ) 。通过定义重心位置和 惯性矩半径来反映平台的总布置，在平台柱体表面周 围，建立A n ch o r 单元以模拟系泊缆的影响，单根系泊 缆的水平回复刚度为9 0k N m ，竖向回复刚度为 6 6k N m ，对等分布系泊模式中所有系泊缆的初始预 张力为16 3 9 8 1k N ，分组系泊模式中1 、4 、7 和1 0 号 系泊缆的初始预张力为16 3 9 8 1k N ，其余系泊缆的初 始预张力为17 9 6 8 1k N 。据经验估算，取7 临界垂 荡阻尼以考虑平台及锚泊系统的黏性阻尼。 图5S p a r 平台湿表面模型 F ig 5 P a n e lm o d e lo IS p a r 2 3 水动力分析 S p a r 平台所在海域水深15 0 0m ，海水密度10 2 5 k m 3 ，重力加速度9 8m s z 。考虑到S p a r 平台的对称 性，计算平台的动力响应时，选取规则波浪的入射方向 共4 个，角度为0 ，3 0 ，6 0 和9 0 ( 。) ，波浪周期从4 3 3s ， 间隔为1s 。图6 图1 1 给出了波浪3 0 ( 。) 入射时，z 种系泊模式在完好系泊和l 号系泊缆破断失效情况 下，浮体在垂荡、纵摇、横摇、纵荡、横荡和首摇6 个自 由度上的运动响应R A O 。 从图6 - 1 1 可知，2 种系泊模式的完好系泊状态 下，浮体在各自由度上的运动响应比较接近；对于2 种 系泊模式，1 号系泊缆破断前后，浮体在垂荡、纵摇、横 摇、纵荡和横荡5 个自由度上的运动响应没有明显变 化，而浮体首摇运动响应值在1 号系泊缆破断后较完 好系泊时有所增大，但增大数值较小。 0 OO 20 40 60 8l1 2l - 41 6 圆频率a n g u l a rf r e q u e n e y r a d s T l 图6 垂荡响应R A O F ig 6 H e a v e R A O 图7 纵摇响应R A O F ig 7P it ch R A O 图8 横摇响应R A O F ig 8 R o l lR A O 2 5 l ， l _mo盏9盖若遥馨裰啪 l_m嚣qp，o盏矗譬笛姆馨辖Ii筝 中国海洋大学学报 00 20 40 60 8l1 21 41 6 圆频率a n g u l a rf r e q u cn e y r a d B r l 图9 纵荡响应R A O F ig 9S u r g eR A O 00 20 40 60 811 21 41 6 圆频率A n g u l a rf r e q u g a e y r a d B _ 1 图1 0 横荡响应R A O F ig 1 0S w a yR A O O 0 0 2 O 00 20 40 60 8l1 21 41 6 圆频率A n g u l a r 彘q u cy ，r a d 8 - 1 图1 1 首摇响应R A O F ig 1 1Y a w R A O 3 S p a r 平台运动响应的短期预报 应用水动力分析中得到的S p a r 平台运动响应的 传递函数，结合由平台作业海域海况资料确定的海浪 谱，可以得到相应的平台运动响应谱，从而用谱分析方 法预报不规则波中S p a r 平台的短期运动响应 8 - 9 3 。为 计算方便，本文仅考虑了平台在某海域生存工况下的 运动响应。短期预报中的海浪谱为J O N S W A P 谱，生 存工况下，有效波高为1 2m ，零跨周期为1 3s ，尖度因 子为3 3 。计算时间为3h ，得到平台运动极值响应的 短期预报值，见表1 。 由表1 可知，对等分布式系泊和分组式系泊的完 好状态相比较，对等分布式系泊在纵荡和横荡2 个自 由度上的运动响应比分组式系泊要小，其他自由度的 运动响应则比较接近；无论是对等分布式系泊还是分 组式系泊，在1 号系泊缆破断前后，平台在各自由度上 的运动响应变化很小。需要注意的是，频域分析中系 泊缆的系泊力和浮体所受的环境载荷等非线性因素都 进行了线性化的处理，因此，频域内的分析预报只能大 体上预估浮体运动响应，还需进一步进行时域分析加 以校检。 4 S p a r 平台的时域耦合分析 4 1 时域内S p a r 平台运动响应 为r 更好的考虑系泊力和环境载荷等非线性因素 的影响，本文以频域内分析得到的水动力参数为基础， 进行了S p a r 平台的时域耦合分析，环境条件同频域分 析，计算时间长为3h 。得到2 种系泊模式的完好状态 和1 号系泊缆破断失效情况下，S p a r 平台的运动响应 极值和各系泊缆张力极值，分别见表2 和3 。 由表2 可知，完好状态下，对等分布系泊模式在垂 荡、纵摇、横摇和首摇4 个自由度上的运动响应值接近 于分组系泊模式，而在横荡和纵荡的运动响应则小于 分组系泊模式。以0 ( 。) 方向上浮体纵荡响应为例，对 等分布系泊模式下响应最大值为9 1 6 26m ，小于分组 系泊模式下的9 7 1 74m 。2 种系泊模式下的完好状 态与1 号系泊缆破断失效情况相比，完好状态下，对于 2 种系泊模式而言，各自由度上的运动响应要略小于1 号系泊缆破断情况，这在纵荡、横荡和首摇方面表现的 比较明显。仍以波浪0 ( 。) 方向上浮体纵荡响应为例， 对等分布模式的完好系泊情况下，S p a r 平台的纵荡偏 移量为1 7 4 2 16m ，而在1 号系泊缆破断后，纵荡偏移 量变为1 9 6 8 591 T I 。 由于波浪力是引起平台垂荡运动的主要因素，所 以2 种系泊模式在频域和时域内的垂荡值相差不大， 而在1 号系泊缆破断后，系泊缆提供的垂向回复刚度 变小，浮体的垂荡响应值则稍微有所增大，但变化值很 小；频域内横荡和纵荡值略小于时域内计算结果，这是 因为在时域计算中考虑了波浪的二阶定常慢漂力的作 用，浮体的静态平衡位置产生了一定偏移；在纵摇和横 摇的计算方面，频域结果比时域要小许多，这是因为时 域内的计算考虑了波浪的二阶力矩作用，以及垂荡与 横摇和纵摇的耦合作用，导致时域结果大于频域结果， 但频域和时域分析结果的总体趋势是一致的。 8 7 6 5 4 3 2 l O 们 帖 眈 叭 o _-mm，o蔓岛目遥霉撼蚕 5 4 5 3 5 2 5 l 5 O ! 耋 哪 昭 幡 毗 哪 叭 ! 耋 o I-m，o、盈h詈理孥镪帮 H 抡 仉 傩 啤 肼 胞 哪 傩 傩 似 O O O O n _奢冒若、8酲每趔霉颦粗 9 期 孙金伟，等：系泊模式对深水S p a r 平台运动性能的影响1 5 1 对等分布 式系泊 E q u a l l y d is t r ih u t e d m o o r in g m e t h o d 分组式系泊 G r o u p e d m o o r in g m e t h o d 完好状态 I n t a ctca s e 1 号系泊缆 破断 D a m a g e d 完好状态 I n t a ctca s e 1 号系泊缆 破断 D a m a g e d 0 0 8 8 4 3 2 0 0 4 405 0 0 4 100 3 00 8 8 4 31 7 3 6 41 0 0 2 24 3 3 4 32 5 0 2 10 6 00 8 8 4 31 0 0 2 21 7 3 5 72 2 5 3 04 3 3 4 30 9 00 8 8 4 302 0 0 4 4 0 5 0 0 4 1 0 0 0 8 9 4 42 0 0 7 0 0 4 9 9 9 6 00 3 00 8 9 4 41 7 3 8 31 0 0 3 54 3 2 9 82 5 0 2 10 0 2 8 7 6 00 8 9 4 41 0 0 3 51 7 3 8 32 2 5 5 23 9 0 5 60 0 3 0 5 9 00 8 9 4 402 0 0 7 005 0 0 5 10 0 5 7 4 00 8 8 4 32 1 0 4 4 0 5 0 0 5 2 00 3 00 8 8 4 31 8 3 6 41 0 9 2 24 3 3 9 12 5 0 3 2 0 6 0 0 8 8 4 31 0 9 2 2 1 8 3 6 4 2 5 0 3 2 4 3 3 9 20 9 00 8 8 4 302 1 0 4 40 0 0 0 05 0 0 5 20 00 8 9 4 42 1 5 7 005 0 0 0 800 3 00 8 9 4 41 8 6 5 31 1 0 3 54 3 3 0 92 5 0 3 20 0 2 9 1 6 00 8 9 4 41 1 0 3 51 8 6 5 32 2 5 4 94 2 3 6 90 0 3 6 7 9 0 0 8 9 4 4 02 1 5 7 0 0 0 0 0 0 5 0 0 5 2 0 0 5 8 3 对等分布 式系泊 E q u a l l y d is t r ib u t e d m o o r in g m e t h o d 分组式系泊 G r o u p e d m o o r in g m e t h o d 完好状态 I n t a ct ca s e 1 号系泊 缆破断 D a m a g e d ca S e 完好状态 I n t a ct C a S e 1 号系泊 缆破断 D a m a g e d C a S e M in一1 1 8 3 1 M a x0 8 1 5 2 M in 一1 1 8 3 2 M a x0 8 1 5 1 M in 一1 1 8 3 2 M a x0 8 1 5 1 M in 一1 1 8 3 1 M a x0 8 1 5 3 M in一1 0 1 4 1 M a x0 8 3 1 3 M in一1 0 1 0 6 M a x0 8 3 6 3 M in一1 1 0 2 0 M a x 0 8 4 2 9 M in一1 0 1 3 8 M a x 0 8 3 4 3 M in一1 3 1 6 6 M a x0 8 2 4 7 M in一1 3 1 6 7 M a x0 8 2 4 8 M in一1 3 1 9 2 M a x0 8 2 6 5 M in一1 3 1 6 6 M a x0 8 2 4 8 M in 一1 3 2 2 1 M a x0 。9 0 1 2 M in 一1 2 4 9 1 M a x1 0 0 1 0 M in 一1 3 5 0 5 M a x0 9 1 1 6 M in一1 2 5 7 0 M a x1 0 1 2 9 2 7 8 6 8 3 3 1 1 6 2 4 1 7 0 2 8 7 5 1 1 3 2 7 8 1 1 8 2 0 O 0 3 0 1 0 2 3 3 1 4 9 2 6 2 1 1 2 9 5 6 8 1 5 4 0 6 1 2 5 1 5 一O 0 5 7 5 一O 0 3 3 0 2 6 2 8 6 3 3 3 4 6 2 3 9 0 5 2 8 9 4 3 1 2 5 1 4 1 5 9 1 4 O O 一2 5 6 3 1 3 3 3 9 4 2 3 5 0 8 2 8 9 9 3 1 3 1 8 1 1 5 3 3 8 一O 0 7 0 7 一O 0 3 6 3 O O 一1 6 5 6 8 1 3 9 4 4 2 0 4 8 4 2 3 0 0 3 3 3 1 1 6 2 7 8 6 8 O O 1 6 0 9 8 1 4 5 5 0 2 1 8 5 6 2 5 3 8 5 3 2 7 9 8 2 8 2 3 2 0 O 1 6 6 8 5 1 3 7 9 0 2 7 5 3 2 2 1 7 1 5 3 3 3 4 6 2 6 2 8 6 O O 一1 6 8 5 0 1 3 8 9 8 2 7 8 5 5 2 1 6 8 9 3 4 6 4 0 2 8 4 6 4 8 2 5 9 0 9 1 6 2 6 7 1 4 9 5 7 9 3 3 7 3 7 5 4 0 4 2 1 1 7 O O 一1 2 8 0 3 9 6 8 8 2 0 1 1 5 0 8 2 5 5 7 2 1 6 5 9 7 1 1 6 5 2 8 3 3 4 7 8 3 2 2 9 4 7 6 0 2 5 9 7 1 7 4 7 0 4 8 9 9 0 7 6 7 4 2 3 5 6 4 2 2 1 9 O 0 1 1 9 1 4 4 6 0 8 4 7 1 0 0 7 6 7 4 9 9 5 1 8 0 0 9 0 1 3 7 4 8 3 1 3 3 4 3 0 1 7 8 O O 一4 1 2 8 5 4 5 7 9 9 6 4 7 6 1 7 2 8 6 7 8 2 5 9 1 9 1 6 2 7 0 0 4 2 1 4 6 5 0 0 9 9 6 8 8 1 5 7 2 8 1 3 8 2 3 7 5 9 2 5 9 3 O 0 4 2 7 9 8 5 2 3 6 3 7 3 3 5 6 7 3 0 9 6 7 6 0 2 5 9 7 1 7 4 O O 一3 8 8 4 1 5 2 9 0 8 7 2 1 7 8 7 6 6 3 4 8 7 0 2 3 1 0 6 7 5 5 O O 0 0 4 9 5 0 0 0 8 1 0 0 4 9 8 0 0 0 5 9 0 0 O O O 1 7 3 4 0 1 7 2 2 一O 2 1 2 9 0 2 0 8 2 一O 1 1 6 1 0 1 0 3 6 O O O 0 5 0 5 0 0 0 7 3 一O 0 5 0 9 0 0 0 5 0 O O O O O 1 1 9 2 0 1 0 7 6 一O 1 4 2 8 0 1 4 8 0 0 1 5 8 1 0 1 6 1 1 O 的 印 O 5 2 O O ； 5 ； 中国海洋大学学报 表3 时域内系泊缆张力极值 T a b l e3E x t r e m et e n s io no fm o o r in gl in e sint im ed o m a ina n a l y s is 4 2 系泊缆张力结果 破断的1 号系泊缆的投影是在X 轴线上，因此对 平台来说最为危险的波浪人射方向是o ( 。) 。表3 列出 了波浪0 ( 。) 入射时，2 种系泊模式在完好状态和1 号系 泊缆破断情况下的系泊缆张力极值。 由表3 可知，在2 种系泊模式的完好系泊状态下， 分组式系泊模式中的1 和7 号系泊缆张力略小于对等 分布式系泊模式下中对应系泊缆张力，而其他各系泊 缆张力均要大于对等分布式系泊模式下的系泊缆张 力，其中6 和8 号系泊缆张力增加最大，增加量为 9 1 4 ；对于对等分布式系泊，完好状态下，7 号系泊缆 的张力最大，在1 号系泊缆破断后，1 号系泊缆两侧的 2 和1 2 号系泊缆的张力变为最大，其张力增加量也为 最大，为1 7 3 6 ；对于分组式系泊，完好状态下6 和8 号系泊缆的张力最大，在1 号系泊缆破断后，1 号系泊 缆两侧的2 和1 2 号系泊缆和的张力变为最大，其张力 增加量也为最大，为1 8 7 6 。 结合S p a r 平台在时域内的运动响应和各系泊缆 张力分析结果，可以得出，对等分布系泊下浮体运动性 能要优于分组系泊。但在实际工程中，系泊模式的选 择则还要考虑到具体的海洋环境、海底地形地貌、立管 布置以及油田开采模式等各方面因素的影响。 5 结论 本文在频域和时域内研究了对等分布式系泊和分 组式系泊2 种系泊模式对S p a r 平台运动性能的影响， 得出以下结论： ( 1 ) 在相同的浮体几何形状、主尺度和质量分布情况 下，频域内系泊模式对平台运动性能的影响主要体现 在系泊缆对浮体运动性能的影响。计算结果表明，在 系泊缆回复刚度和初始预张力相近的情况下，2 种系泊 模式对浮体的运动性能的影响比较接近。 ( 2 ) 时域内计算结果表明，对等分布式系泊模式下大多 数系泊缆的张力要小于分组系? 自模式，在浮体运动响 应方面，对等分布式系泊模式略优于分组系泊模式；1 号系泊缆破断后，浮体在各自由度上的运动响应以及 大部分系泊缆的张力均有所变大，其中分组系泊模式 下的系泊缆极值张力增加量要大于对等分布模式。 ( 3 ) 时域分析考虑了系泊力和环境载荷等非线性因素 的影响，分析预报更加准确，是对频域分析结果的进一 步验证。 ( 4 ) 综合考虑浮体运动响应和系泊缆张力结果，可知对 等分布式系泊模式要优于分组系泊模式。 参考文献： 1 W a n gY in g ，Y a n gJ ia n - m in ，H uZ h i q ia n g ，e ta L T h e o r e t ica lr e - s e a r cho nh y d r o d y n a m icso fag e o m e t r icS p a rinf r e q u e n cya n dt im e - d o m a in s J J o u r n a lo fH y d r o d y n a m ics ，2 0 0 8 ，2 0 ( 1 ) ；3 0 - 3 7 z 童波，杨建民深水半潜平台悬链线式系泊系统耦合动力分析 J 中国海洋平台，2 0 0 8 ，2 3 ( 6 ) ：1 - 7 3 王世圣，谢彬30 0 0 米深水半潜式钻井平台运动性能研究 J 中国海上油气，2 0 0 7 ，1 9 ( 4 ) ：2 7 7 2 8 0 4 潘子辉深海半潜式钻井平台运动响应预报与分析 J 船舶， 2 0 0 8 ，( 1 ) ：3 2 3 6 5 陈徐均，汤雪峰系泊浮体布链方式优劣的理论分析 J 河海大 学学报，2 0 0 1 。2 9 ：8 4 8 7 6 S m it hTM ，C h e nMC ，e ta 1 S y s t e m a t icd a t af o rt h ep r e l im in a r y d e s ig no fm o o r in gs y s t e m s C P r o ce e d in g so ft h ef o u r t hI n t e r n a t io n a lO f f s h o r eM e ch a n icsa n dA r ct ic E n g in e e r in gS y m p o s iu m ， 1 9 8 5 ，1 ：4 0 3 - 4 0 7 7 D e e pw a t e rco u p l e df l o a t e rm o t io na n a l y s isI s 3 ，2 0 0 5 9 期孙金伟等：系泊模式对深水S p a r 平台运动性能的影响 1 5 3 8 3 W a d m _ 1 1S e s a mU s e rM a n u A L M N o r w a y ：D e tN o r s k eV e r i一 、 9 t a s ，2 0 0 5 ：2 一1 0 黄鹿祥，陆鑫森海洋工程流体力学及结构动力响应 M 上海： 上海交通大学出版社，1 9 9 2 ：4 - 2 5 S t u d yo nM o t io nP e r f o r m a n ceo fD e e p w a t e rS p a rP l a t f o r mU n d e r D if f e r e n tM o o r in gM e t h o d s S U NJ in W e i，W A N GS h u Q in g ( C o l l e g eo fE n g in e e r in g ，O ce a nU n iv e r s it yo fC h in a ，Q in g d a o2 6 6 1 0 0 ，C h in a ) A b s t r a ct ：T h em o t io np e r f o r m a n ce so fS p a rp l a t f o r mw it he q u a l l yd is t r ib u t e dm o o r in gm e t h o da n d g r o u p e dm o o r in gm e t h o dh a v eb e e ns t u d ie dinb o t hf r e q u e n cyd o m a ina n dt im ed o m a in ，f o rb o t hin t a ct ca s ea n dd a m a g e dca s eo fo n em o o r in gl in e F ir s t ，3 D