海結(jié)原理10 錨泊定位1

1、海洋平臺錨泊定位系統(tǒng),船舶工程學(xué)院陳明,海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)原理講義（,10,）,一、概述,1.,錨泊系統(tǒng)分類,（,1,）臨時錨泊系統(tǒng),CCS,規(guī)定所有移動式鉆井平臺要求配備臨時錨,泊系統(tǒng)。與一般鋼質(zhì)海船一樣，用舾裝數(shù)來確定錨,的數(shù)量和大小。,（,2,）定位錨泊系統(tǒng),浮在水面上作業(yè)的鉆井船和半潛式平臺一般用,錨泊定位系統(tǒng)，規(guī)范中不規(guī)定其形式，由設(shè)計(jì)方?jīng)Q,定，但要滿足規(guī)范中的對臨時錨泊系統(tǒng)的要求，向,下兼容。,一、概述,2.,動力定位系統(tǒng),是浮式鉆井船或半潛式平臺依靠自身得動,力，使其在風(fēng)、浪、流等外力的作用下保持所,要求的水平面內(nèi)的位置的一種定位系統(tǒng)。,主要包括傳感器、控制和推進(jìn)器三個系統(tǒng),組成。,

2、價格昂貴，一般僅在錨定位有困難或深水,區(qū)才采用動力定位系統(tǒng)。,一、概述,3.,錨泊系統(tǒng)的布置形式,（,1,）臨時錨泊系統(tǒng),一般設(shè)在平臺的首部，系泊時將平臺的首部拉住。,這樣不論風(fēng)浪來自任何方向，平臺的首部始終迎著波,浪方向，而保持受力較小，活動范圍較大。,一、概述,3.,錨泊系統(tǒng)的布置形式,（,1,）定位錨泊系統(tǒng),海上風(fēng)浪可能來自任何方向，因此需要將錨索拉,向四面八方，即呈現(xiàn)輻射狀，才能實(shí)現(xiàn)定位功能。,通常根據(jù)平臺的形狀布置，矩形平臺,8,（,4,）根，,三角型平臺,9,（,3,）根，五角型為,10,（,5,）根。,為了提高定位能力在錨索上加預(yù)張力，每根錨索加,上相同的預(yù)張力。,定位錨一般要對

3、稱布置?？紤]到某個方向來流較,大可以不均勻布置。,8,錨均布,10,錨均布,9,錨均布,30,30,度,60,度對稱,30,40,30,度,70,度對稱,90,45,45,度,90,度對稱,(8,錨或,10,錨,),二、錨及錨索,1.,錨,錨的種類繁多，移動式平臺使用轉(zhuǎn)爪錨。,錨爪角,錨柄,錨桿（穩(wěn)定桿）,錨爪,錨爪角,a,?,Lv,A,M,T,F,P,A,?,17,20,度合適,錨柄拉力：,T,錨重力：,P,錨爪面土壤阻力：,F,F,與錨爪面法向夾角,b,與土壤摩擦力有關(guān),錨能入土的條件是,T,、,P,、,F,三個力對點(diǎn),A,的力矩,M,A,0,錨爪角,a,的合適范圍,a=3035(,沙性土

4、,),a=50,左右,(,軟土,),a,25,30,（硬粘土）,b,a,拉力,T,的提升角度（與水平方向的夾角）,提升角,0,時爪力最大；,T,max,與土壤、錨埋藏深度、錨爪有效面積,與錨爪面的粗糙度因素有關(guān)；,使提升角等于,0,，必須使錨索具有足夠的,長度。,2.,錨泊線,錨泊線是指錨鏈、錨索以及它們上面的各種塊重和浮力器件的,組合。,錨鏈：由鏈環(huán)組成，鏈環(huán)有無檔鏈環(huán)和有檔鏈環(huán)兩種，同樣鏈徑,的有檔鏈環(huán)的強(qiáng)度比無檔鏈環(huán)高,20,。,離岸作業(yè)錨泊系統(tǒng)大多使用,2.54 inch,直徑的鏈環(huán)。,錨索：一般是使用鋼絲索，它是由若干根鋼絲先擰成股，再由股,擰成索。股與索擰的方向相同叫做“順繞”，否

5、則叫做“交叉,繞”。,鋼絲索的中心有個纖維芯。芯是鋼絲索的基礎(chǔ)。負(fù)載時芯支持股,保持在各自位置；芯中油脂可以潤滑，減小鋼絲間摩擦；使索容,易彎曲。,索的優(yōu)點(diǎn)：重量輕（是鏈的,0.20.25,）,索的缺點(diǎn)：容易擦傷，紐結(jié)、腐蝕疲勞，難接頭，必須有卷筒。,鏈的優(yōu)點(diǎn)：耐摩、吸收的動載荷大,鏈的缺點(diǎn)：重量大,錨桿（穩(wěn)定桿）,?,Lv,A,M,T,F,P,A,?,17,20,度合適,錨柄拉力：,T,錨重力：,P,錨爪面土壤阻力：,F,F,與錨爪面法向夾角,b,與土壤摩擦力有關(guān),錨能入土的條件是,T,、,P,、,F,三個力對點(diǎn),A,的力矩,M,A,0,錨爪角,a,的合適范圍,a=3035(,沙性土,),a

6、=50,左右,(,軟土,),a,25,30,（硬粘土）,b,a,拉力,T,的提升角度（與水平方向的夾角）,提升角,0,時爪力最大；,T,max,與土壤、錨埋藏深度、錨爪有效面積,與錨爪面的粗糙度因素有關(guān)；,使提升角等于,0,，必須使錨索具有足夠的,長度。,（,1,）,微元靜力分析,T,T,0,無彈性懸垂線,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,）,微元靜力微

7、分方程,?,dl,W,dl,dx,dy,?,?,d,?,T,dT,T,?,(,忽略二階小量后,極小，,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,?,?,由上面兩個式得到：,dl,dy,dl,dx,?,?,sin,cos,?,?,分析,

8、dT,可知：,Wdy,dT,?,(4),(3),(6),(5),(7),(8),(9),（,2,）,微元靜力微分方程,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,）,微元靜力微分方程,a,?,l,W,l,x,y,b,?,a,T,b,T,0,T,在,a,、,b,兩點(diǎn)間積分，,T,0,和,W,為常量,),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,?,類似方法積分得到：,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,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,）,微元靜力微分方程,a,?,l,W,l,x,y,b,?,a,T,b,T,0,T,?,cos,/,0,T,T,?,積分得到：,?,?,a,b,tg,tg,W,T,l,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,0,?,?,d,W,T,dl,2,0,cos,1,?,（,13,）,dl,W,Td,?,?,cos,?,（,6,）,（,5,）,（,3,）,對單一錨泊線的方程整理,（,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,最低點(diǎn)的切線方向水平，此處張力,T,0,懸垂線上任意點(diǎn)張力的水平分量相等：,0,0,T,T,a,a,?,?,?,S,代表兩端橫向距離替代,x,，,h,代表水深替代,y,，并將,T,b,與,換成,T,和,得,到如下方程組：,b,?,?,（,3,）,對單一錨泊線的方程整理,（,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,