海结原理10 锚泊定位1

1、海洋平台锚泊定位系统,船舶工程学院陈明,海洋结构物设计原理讲义（,10,）,一、概述,1.,锚泊系统分类,（,1,）临时锚泊系统,CCS,规定所有移动式钻井平台要求配备临时锚,泊系统。与一般钢质海船一样，用舾装数来确定锚,的数量和大小。,（,2,）定位锚泊系统,浮在水面上作业的钻井船和半潜式平台一般用,锚泊定位系统，规范中不规定其形式，由设计方决,定，但要满足规范中的对临时锚泊系统的要求，向,下兼容。,一、概述,2.,动力定位系统,是浮式钻井船或半潜式平台依靠自身得动,力，使其在风、浪、流等外力的作用下保持所,要求的水平面内的位置的一种定位系统。,主要包括传感器、控制和推进器三个系统,组成。,

2、价格昂贵，一般仅在锚定位有困难或深水,区才采用动力定位系统。,一、概述,3.,锚泊系统的布置形式,（,1,）临时锚泊系统,一般设在平台的首部，系泊时将平台的首部拉住。,这样不论风浪来自任何方向，平台的首部始终迎着波,浪方向，而保持受力较小，活动范围较大。,一、概述,3.,锚泊系统的布置形式,（,1,）定位锚泊系统,海上风浪可能来自任何方向，因此需要将锚索拉,向四面八方，即呈现辐射状，才能实现定位功能。,通常根据平台的形状布置，矩形平台,8,（,4,）根，,三角型平台,9,（,3,）根，五角型为,10,（,5,）根。,为了提高定位能力在锚索上加预张力，每根锚索加,上相同的预张力。,定位锚一般要对

3、称布置。考虑到某个方向来流较,大可以不均匀布置。,8,锚均布,10,锚均布,9,锚均布,30,30,度,60,度对称,30,40,30,度,70,度对称,90,45,45,度,90,度对称,(8,锚或,10,锚,),二、锚及锚索,1.,锚,锚的种类繁多，移动式平台使用转爪锚。,锚爪角,锚柄,锚杆（稳定杆）,锚爪,锚爪角,a,?,Lv,A,M,T,F,P,A,?,17,20,度合适,锚柄拉力：,T,锚重力：,P,锚爪面土壤阻力：,F,F,与锚爪面法向夹角,b,与土壤摩擦力有关,锚能入土的条件是,T,、,P,、,F,三个力对点,A,的力矩,M,A,0,锚爪角,a,的合适范围,a=3035(,沙性土

4、,),a=50,左右,(,软土,),a,25,30,（硬粘土）,b,a,拉力,T,的提升角度（与水平方向的夹角）,提升角,0,时爪力最大；,T,max,与土壤、锚埋藏深度、锚爪有效面积,与锚爪面的粗糙度因素有关；,使提升角等于,0,，必须使锚索具有足够的,长度。,2.,锚泊线,锚泊线是指锚链、锚索以及它们上面的各种块重和浮力器件的,组合。,锚链：由链环组成，链环有无档链环和有档链环两种，同样链径,的有档链环的强度比无档链环高,20,。,离岸作业锚泊系统大多使用,2.54 inch,直径的链环。,锚索：一般是使用钢丝索，它是由若干根钢丝先拧成股，再由股,拧成索。股与索拧的方向相同叫做“顺绕”，否

5、则叫做“交叉,绕”。,钢丝索的中心有个纤维芯。芯是钢丝索的基础。负载时芯支持股,保持在各自位置；芯中油脂可以润滑，减小钢丝间摩擦；使索容,易弯曲。,索的优点：重量轻（是链的,0.20.25,）,索的缺点：容易擦伤，纽结、腐蚀疲劳，难接头，必须有卷筒。,链的优点：耐摩、吸收的动载荷大,链的缺点：重量大,锚杆（稳定杆）,?,Lv,A,M,T,F,P,A,?,17,20,度合适,锚柄拉力：,T,锚重力：,P,锚爪面土壤阻力：,F,F,与锚爪面法向夹角,b,与土壤摩擦力有关,锚能入土的条件是,T,、,P,、,F,三个力对点,A,的力矩,M,A,0,锚爪角,a,的合适范围,a=3035(,沙性土,),a

6、=50,左右,(,软土,),a,25,30,（硬粘土）,b,a,拉力,T,的提升角度（与水平方向的夹角）,提升角,0,时爪力最大；,T,max,与土壤、锚埋藏深度、锚爪有效面积,与锚爪面的粗糙度因素有关；,使提升角等于,0,，必须使锚索具有足够的,长度。,（,1,）,微元静力分析,T,T,0,无弹性悬垂线,x,y,?,dl,W,dl,dx,dy,?,?,d,?,T,dT,T,?,0,sin,),sin(,),(,0,cos,),cos(,),(,?,?,?,?,?,?,?,?,?,Wdl,T,d,dT,T,T,d,dT,T,?,?,?,?,?,?,（,2,）,（,1,）,（,2,）,微元静力微

7、分方程,?,dl,W,dl,dx,dy,?,?,d,?,T,dT,T,?,(,忽略二阶小量后,极小，,sin,1,cos,?,?,?,?,d,d,d,d,?,?,0,sin,),sin(,),(,0,cos,),cos(,),?,?,?,?,?,?,?,?,?,Wdl,T,d,dT,T,T,d,dT,T,?,?,?,?,?,?,0,sin,cos,0,cos,sin,?,?,?,?,?,Wdl,dT,d,T,dT,d,T,?,?,?,?,?,?,dl,W,dT,dl,W,Td,?,?,?,sin,cos,?,?,由上面两个式得到：,dl,dy,dl,dx,?,?,sin,cos,?,?,分析,

8、dT,可知：,Wdy,dT,?,(4),(3),(6),(5),(7),(8),(9),（,2,）,微元静力微分方程,a,?,l,Wl,x,y,b,?,a,T,b,T,dl,W,dT,dl,W,Td,?,?,?,sin,cos,?,?,dl,dy,dl,dx,?,?,sin,cos,?,?,Wdy,dT,?,0,T,b,b,a,a,T,T,T,?,?,cos,cos,0,?,?,Wy,T,T,Wdy,T,T,a,b,b,a,a,b,?,?,?,?,?,（,6,）,（,5,）,（,9,）,（,10,）,由于,（,8,）,（,7,）,?,cos,/,0,T,T,?,由（,5,）和（,8,）式得：,

9、?,?,?,d,W,T,dy,2,0,cos,sin,?,（,3,）,微元静力微分方程,a,?,l,W,l,x,y,b,?,a,T,b,T,0,T,在,a,、,b,两点间积分，,T,0,和,W,为常量,),1,1,(,),cos,1,cos,1,(,2,2,0,0,?,?,?,?,?,?,a,b,a,b,tg,tg,W,T,y,W,T,y,?,?,?,?,?,?,?,d,W,T,dy,2,0,cos,sin,?,类似方法积分得到：,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,a,b,a,a,b,b,tg,sh,tg,sh,W,T,x,tg,tg,tg,tg,W,T,x,?,?,?,?,?,

10、?,1,1,0,2,2,0,1,ln,1,ln,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,（,11,）,?,?,d,W,T,dx,cos,1,0,?,（,12,）,（,3,）,微元静力微分方程,a,?,l,W,l,x,y,b,?,a,T,b,T,0,T,?,cos,/,0,T,T,?,积分得到：,?,?,a,b,tg,tg,W,T,l,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,0,?,?,d,W,T,dl,2,0,cos,1,?,（,13,）,dl,W,Td,?,?,cos,?,（,6,）,（,5,）,（,3,）,对单一锚泊线的方程整理,（,10,）,W,y,T,T,a,b,?,?,),1,1,(

11、,2,2,0,?,?,?,?,a,b,tg,tg,W,T,y,?,?,?,?,?,?,?,?,a,b,tg,sh,tg,sh,W,T,x,?,?,1,1,0,?,?,?,?,?,?,a,b,tg,tg,W,T,l,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,0,（,11,）,（,12,）,（,13,）,T,T,0,x,y,最低点的切线方向水平，此处张力,T,0,悬垂线上任意点张力的水平分量相等：,0,0,T,T,a,a,?,?,?,S,代表两端横向距离替代,x,，,h,代表水深替代,y,，并将,T,b,与,换成,T,和,得,到如下方程组：,b,?,?,（,3,）,对单一锚泊线的方程整理,（,14,）,0,T,Wl,tg,?,?,2,2,2,0,0,l,W,T,Wh,T,T,?,?,?,?,?,?,?,tg,sh,W,T,S,1,0,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,1,cos,1,0,?,W,T,h,（,15,）,（,16,）,（,17,）,Wl,T,