CALM型单点系泊系统适用于深浅水、不同海洋环境、不同吨位油轮,而且制造简单,被广泛应用于海上油气开发领域。本文主要针对中国灯笼型CALM单点系泊系统软管及锚链开展动力学与强度分析研究,并对其主要参数进行优化设计。
主要工作内容如下:基于Morison方程和有限元法,建立浮筒、系泊系统、水下软管的多体耦合数值分析模型,开展作业工况、生存工况下的静力与动力响应分析,研究系统整体时域运动响应、慢漂的影响以及关键点运动特性,并分析不同的浮力材起始位置、间隔等参数对锚链与软管的最大张力、浮筒的运动性能的影响。针对CALM单点系泊系统软管、锚链等多目标优化问题,深入开展遗传算法研究,分析不同目标函数建立方法对优化结果的影响,实现在给定解空间上寻帕累托最优解集;同时开展适应度函数和突变方法研究以保证优化解的多样性,最后建立基于遗传算法的CALM型单点系泊系统自动优化框架,并开发多目标寻优程序。
针对锚链长度、锚泊半径、锚链夹角、软管长度等主要设计参数,开展敏感性分析研究,并以锚链有效张力最小、软管弯曲半径最大为目标进行系泊系统构型优化设计,基于遗传算法的寻优过程能够收敛,并最终得到优化方案。依据相关规范对水下软管、系泊缆、锚链等关键部件
进行校核,结果表明优化后的CALM型单点系泊系统具有更优的运动与强度性能,其主体结构得到最优化配置,满足工程规范要求,对系泊系统的设计分析工作具有一定的参考价值。
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