系泊分析

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影响系泊系统特征参数的主要因素
当系泊系统型式（CALM、SALM、SBS等）确定之后，就必须确定系 统的特征参数。影响系泊系统特征参数的主要因素主要有： 1）环境条件（风、浪、流等）和现场条件（水深、地形、地貌等）； 2）系泊船只的吨位、尺度、型式。
二大功能
用来作为卸油终端、系泊（定位）FPSO或FSO的单点系泊系统需具备 二大功能： 1）将船系泊在预定位置------定位（Station keeping/Position keeping）; 2) 输送油、气、水、电、信号。
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准静力与准动力分析的主要差异
准动力分析 准动力分析比准静力分析复杂的多。 • 准动力分析通常是非线性的，在运动方程里使用每个水平偏移量所对应 的悬链线刚度。 • 通常采用时域分析。可以模拟波频和低频船舶受力和响应，而将风力和 流力模拟成定常力，不考虑系泊线的动力特性。 • 运动方程进行时域积分。计算分析中考虑了某些与浮体有关的附加质量 和阻尼的影响，这些参数是与船相关的，如果考虑系泊系统的相关参数会更 准确。 •考虑流体作用于系泊线上的载荷。 •考虑船上系缆点（fairlead）6个自由度的运动，通常，在系泊缆平面内， 仅考虑系缆点的垂向和水平向运动就足够了。 • 频域求解是可行的，但是需要粗略地假设系统的刚度和阻尼是线性的。
系泊分析
单点型式及分类
有多种单点系泊系统型式：CALM、SALM、Turret和、Soft Yoke + Rigid Tower，用来作为卸油终端、系泊（定位）FPSO或FSO、钻井船、半潜、 打桩船、起重船、铺管船等，用途相当广泛。 为了设计目的，根据其功能将系泊系统划分为3类： 1）终端（Terminals）------ 输入输出原油、泥浆、燃料油、LNG。输送 原油的终端，能够系泊15—50万吨级VLCC。其设计条件为船只依然系泊 在单点上的最大环境条件，超出概率为1—10%。 2）临时系泊（Temporary Mooring）------用于复式结构有限时间的定位或 系泊。例如，钻井船、半潜、浮吊、打桩船、铺管船等。设计条件为环境 条件（风、浪、流）。通常，在恶劣环境条件下不考虑系泊或“风暴自存 ”（深水铺管船在100年一遇台风条件下风暴自存，有效波高12米，风速 100节）。 3）永久性系泊（Permanent Mooring）------主要用来系泊FPSO、FSO。 例如北海、墨西哥湾、南中国海和渤海湾。即冬季风暴、台风或飓风条件 下不解脱。其设计环境条件通常为100年一遇风暴条件。解脱比较困难。
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物理概念
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物理概念
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弹性和刚性
为了使单点系泊系统和系泊船只在受风、浪、流作用时，能够较好地 发挥作用，弹簧系统必须具有良好的弹性响应特性------最基本的特性，即 系泊系统必须具有足够的弹性，允许系泊船只在环境力作用下产生位移， 即变动能为势能，在系泊系统储存起来，当环境力消除后，势能再转换为 动能，慢慢地释放出来，使船回复到它的初始平衡位置。 如果弹簧系统太硬（刚），例如，船用钢缆系泊在刚性固定塔上（钢 缆弹性很差，固定塔根本没有弹性），系泊力就会变得极端的高，即或在 相对比较平和的海洋条件下。 另一方面，系泊系统（弹簧）必须具有足够的刚度，限制系泊船只在 预先确定的包络线内位移，否则，钻井立管、输油立管承受不住过大位移 而发生损坏。规范对船只的位移都有一定限制，通常取水深的百分比。
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准静力与准动力分析的主要差异
准静力分析 准静力设计多用于浅水、临时性的短期系泊，如原油进出口终端、钻井 船、半潜、铺管船等；对于深水永久性系泊多用于初期设计阶段，不推荐永 久性系泊的最终设计。然而，因为这种方法简单易行，常用于临时性系泊设 计和永久性系泊的初始设计阶段，采用比较高的安全系数。 有下述特点： ·波浪的动载荷通过合理确定的波浪诱导的船舶静位移予以考虑 ·准静力分析通常是线性的，在运动方程里使用了线性化了的系统刚度，即 “载荷—位移静特性曲线”平均位移处的刚度，作为系泊系统的刚度。 ·准静力分析，风力、流力和平均波浪漂移力按静力考虑。然后，将波浪振 荡力（包括低频、波频两者）与上述静力相加。 ·不考虑流体作用于系泊线上的载荷。 ·仅考虑船上系缆点（fairlead）水平运动，即忽略系缆点的垂向运动。 ·系泊缆特性的大量研究分析表明，按这种方法所做的系泊设计的可靠性， 在很大程度上决定于船形、水深和系泊缆的构型。
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转塔系泊的FPSO的纵荡运动---系 泊线的横向运动
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几个理念
平均漂移----系泊系统越刚，位移越小 低频慢漂运动----系泊系统越刚，运动越小。 波频振荡----通常不考虑系泊系统刚度的影响，按自由漂浮状态考虑。 理想的系统刚度-----具有足够的弹性，允许波频运动；而将平均位移和低频慢 漂运动保持在最小范围内。 非线性----悬链线系统和人造纤维缆系统具有很强的非线性的载荷----漂移静力 特性，这意味着，当系统承受了平均和低频慢漂移后，系统变得很 刚，在这种情况下，相对比较小的波频运动都会产生很高的系泊载 荷。 二阶力-----系泊船只的运动特性，在很大程度上决定于波浪条件。在不规则波 浪中，平均波浪漂移力和低频慢漂移力与波高的平方成正比。
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ห้องสมุดไป่ตู้簧的恢复力
系统型式确定之后，弹簧回复力是第一位必须确定的重要参数。这个 力是系泊船只从它不受力的静平衡位置，在水平面上位移所需要的力。
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弹簧的恢复力
通常，用静力法确定力—位移静特性曲线。力是位移的函数，对于线 性弹簧系统，及K为常数 F = KX 式中 F------为弹簧力；K------为弹簧刚度；X------为船只在水平面上的位移 1）把风力、流力和波浪定常力作为静力考虑，三者之和为平均力（ mean force）,从力---位移静特性曲线图的竖坐标上查到平均力，横交于恢 复力曲线上的一点，从该点向下作垂线，交于横坐标轴X1, 即为平均漂移 （excursion或offset）。 2）系泊船只相对于X1作低频慢漂移运动X2, 其运动频率与系泊系统的 固有频率相同。 3）系泊船只相对于X2作波频运动X3, 其运动频率为波浪频率。波频运 动不考虑系泊系统的刚度，按自由漂浮状态对待。 4）最大系泊力（Maximum Mooring Force）发生在最大漂移（Extreme Excursion）状态,Xt = X1 + X2 + X3。