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(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司; 2.海洋石油工程股份有限公司; 3.中国石油大学(华东)机电工程学院)

铺管船张紧器主框架结构优化设计*

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(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司; 2.海洋石油工程股份有限公司; 3.中国石油大学(华东)机电工程学院)

以铺管船张紧器为研究对象,对张紧器的工作原理进行了分析,建立了张紧器主框架结构优化分析的模型。使用有限元软件ANSYS结构优化模块对某铺管船张紧器主框架进行了结构优化,张紧器主框架钢材用量从原设计的1.483m3下降到了0.489m3,节省67%,极大地减轻了张紧器的质量;同时,优化后的安全系数仍达3.29,能够满足海上铺管作业的要求。本研究中所使用的优化思路和优化方法可以作为海上工程设备设计的基础,对平衡海上施工的经济性与安全性具有指导意义。

铺管船;张紧器;主框架;结构优化;经济性与安全性;ANSYS有限元分析

张紧器是海底管线铺设中的重要设备,主要结构包括主框架结构、管道夹紧和前后送管系统、动力驱动系统等[1],具体结构如图1所示。铺管作业中,管线在接触海底前有较长的悬空段,铺管船会在潮涨、潮落以及风、浪、流的作用下产生升沉和摇荡运动。张紧器的作用就是使管线上的应力始终维持在正常范围内,阻止管线由于受到过大的拉应力或者弯曲应力而损坏,保证作业安全。此外,由于目前很多管线都是在甲板上焊接,为达到安全作业条件,在焊接过程中张紧器须保持管线固定不动。……