新模块化单桩缓冲系泊浮式集成结构系统研究
2021-10-27于悦凯宋育新周道成任年鑫
于悦凯,宋育新,周道成,任年鑫
(1. 大连理工大学 深海工程研究中心,辽宁 大连 116024; 2. 中国石油广西石化分公司,广西 钦州 535008; 3. 海南大学 土木建筑工程学院,海南 海口 570228; 4. 海南大学 南海海洋资源利用国家重点试验室,海南 海口 570228)
随着21世纪人口的急剧膨胀,土地资源变得愈发珍贵,且人口分布在沿海地区更为集中,因此对占地球总面积2/3以上的海洋进行开发与拓展已经成为了当今世界各国的研究重点。面对这一形势,国际海洋工程界掀起了研究超大型浮式结构(very large floating structure,简称VLFS)的热潮[1]。VLFS具有综合性、多用途的功能,且相比于传统的填海造陆工程,VLFS还具有可移动、受地震冲击小、对环境影响小等优点[2]。
VLFS有多种用于定位的系泊系统,如悬链线系泊、单锚腿系泊、张力腿系泊、系缆桩/缓冲系泊;结构形式主要有箱式和半潜式,其中箱式浮体结构简单,主要部署于靠近海岸的平静海域,半潜式浮体运动性能好,可部署于风浪较大的海域,但结构复杂建造成本高。定位系泊系统分为两类,一类是系泊缆,另一类是带着橡胶护舷系统的沉箱桩或桩式系缆柱[3]。VLFS因其庞大的尺寸,需要进行模块化设计,且与其他类型的海洋结构物相比,VLFS具有较高的柔性,因此其弹性变形效应需要考虑,水弹性分析成为其设计的关键[3]。Ertekin等[4]以16模块VLFS浮体为研究对象,建立了两种水弹性模型(①充分考虑了模块间水动力相互作用的柔性连接多刚体模块模型,②柔性连接多弹性模块的三维框架模型),对水弹性响应进行了分析,发现②模型需要更短的计算时间,但在流体动力最终设计阶段必须选用三维势流理论;……
