漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法及装置与流程

1.本发明涉及一种水海洋工程领域，具体地，涉及漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法及装置。


背景技术：

2.聚酯纤维材料是近年来兴起的一种新兴系泊材料，由于具有质量轻、抗疲劳性能好、轴向承载力高等特点，可以有效降低系泊载荷、降低安装难度和工程造价，并提升系统的定位精度。
3.与锚链或钢缆不同之处在于，聚酯纤维材料的分子结构具有粘弹特性，包括晶体结构和非晶体结构，其中非晶体结构无法对快速变化轴向载荷产生形变，因此导致缆绳的轴向刚度不再是常量，使得轴向刚度随载荷作用时间、幅值及周期等参数变化而变化，为系泊分析校核带来更大的困难，需要设计规范及标准进行相应的调整。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种聚酯纤维的静动态刚度模型，提出一种聚酯纤维系泊分析技术，并在此基础上形成一套实用性强、收敛性好的聚酯纤维系泊系统的规划与校核方法。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.一种漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，包括：
7.规划聚酯纤维系泊系统的尺度，确定单根缆绳的结构，根据不同锚点的水深差异对单根缆绳的预张力与长度进行调整，使漂浮式风机在无载荷作用下不产生明显的偏移和艏摇，根据漂浮式风机的横摇方向和纵摇方向的差异需要，采用压载水系统平衡系泊载荷，以确定系泊布置；
8.分析聚酯纤维系泊系统的强度，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，对每根缆绳采用预张力与初始静态刚度下的缆绳原长，以预定环境载荷作用，采用耦合时域方法进行短期预报；
9.进行统计处理，获得单根聚酯纤维缆绳的平均张力值、最大张力幅值和张力的平均跨零周期；
10.计算得到单根聚酯纤维缆绳的动态刚度并计算得出与动态刚度所匹配的缆绳原长，采用新的动态刚度和对应的缆绳原长修改漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，再进行短时间的短期预报，之后再进行时域模拟，以得到校核结果。
11.规划聚酯纤维系泊系统的尺度包括：
12.获得水深和漂浮式风机最大许可使用的水平偏移量；
13.设定聚酯纤维缆绳的直径初始值；
14.将整根聚酯纤维缆绳以与铅垂线成夹角垂向海底泥面；
15.将海底部分的聚酯纤维替换成锚链，并将顶部部分的聚酯纤维替换成锚链；
16.判断张力是否满足安全系数的要求且背风向聚酯纤维缆绳的部分不接触海底，否则重新设定聚酯纤维缆绳的直径初始值，直到满足安全系数的要求且背风向聚酯纤维缆绳的部分不接触海底。
17.对锚链进行疲劳分析，在获得缆绳张力时域分析结果后，采用雨流计数法对每个工况下缆绳张力的时历曲线进行重新拼接，并最终依照米勒累积法和锚链的t-n曲线计算单个工况的累计损伤，结合每个工况的年度发生概率，生成预期的疲劳寿命。
18.聚酯纤维系泊系统采用法向承力锚作为基础，使得锚点将承受垂直向上的载荷。
19.将整根聚酯纤维缆绳以与铅垂线成30至60度的夹角垂向海底泥面。
20.分析聚酯纤维系泊系统的强度包括：
21.采用初始刚度进行耦合模型，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，采用每根缆绳采用设定好的预张力与初始静态刚度下的缆绳原长；
22.短期时域分析，在给定的环境载荷作用下采用耦合时域方法进行短期预报，时间步长为0.1～0.2s，时间长度为1000s以内；
23.获得平均响应，对于已有的结果进行统计处理，获得每根聚酯纤维缆绳的平均张力值tm，最大张力幅值ta和张力的平均跨零周期t
p
；
24.判断输入与输出刚度收敛，每根缆绳的形变后长度应为：
25.l＝l
(s)
*[1+tm/k
(s)
]
ꢀꢀꢀ
(2)
[0026]
式中，k
(s)
为初始静态刚度，l
(s)
为初始静态刚度k(s)下的缆绳原长l(s)；
[0027]
基于在相同静态载荷下产生相同的形变后长度假设(即产生相同的平均响应)，每根缆绳的形变后长度也可表示为：
[0028]
l＝l
(d)
*[1+tm/k
(d)
]
ꢀꢀꢀ
(3)
[0029]
式中，l
(d)
表示缆绳原长；k
(d)
表示理论动态刚度；
[0030]
联立公式(2)和公式(3)，得到采用理论动态刚度k
(d)
所匹配的缆绳原长l
(d)
[0031]
l
(d)
＝l
(s)
*[1+tm/k
(s)
]/[1+tm/k
(d)
]
ꢀꢀꢀ
(4)
[0032]
采用新的动态刚度k
(d)
和对应的缆绳原长l
(d)
修改原模型，再进行短时间的短期预报。
[0033]
使用abs公式计算动态刚度k
(d)
[0034]k(d)
＝α+β*tm+γ*ta+δ*log
10
(t
p
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0035]
计算得到每根缆绳的理论动态刚度k
(d)
，其中α和β为聚酯纤维缆绳的力学特性值。
[0036]
如果结果为不收敛，则调整聚酯缆长度使得平均响应一致。
[0037]
在短时间的短期预报以后进行3小时的时域分析。
[0038]
一种漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核装置，包括：
[0039]
尺度规划单元，用于规划聚酯纤维系泊系统的尺度，确定单根缆绳的结构，根据不同锚点的水深差异对单根缆绳的预张力与长度进行调整，使漂浮式风机在无载荷作用下不产生明显的偏移和艏摇，根据漂浮式风机的横摇方向和纵摇方向的差异需要，采用压载水系统平衡系泊载荷，以确定系泊布置；
[0040]
强度分析单元，分析聚酯纤维系泊系统的强度，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，对每根缆绳采用预张力与初始静态刚度下的缆绳原长，以预定环境载荷作用，采用耦合时域方法进行短期预报；
[0041]
统计单元，用于进行统计处理，获得单根聚酯纤维缆绳的平均张力值、最大张力幅值和张力的平均跨零周期；和
[0042]
校核单元，计算得到单根聚酯纤维缆绳的动态刚度并计算得出与动态刚度所匹配的缆绳原长，采用新的动态刚度和对应的缆绳原长修改漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，再进行短时间的短期预报，之后再进行时域模拟，以得到校核结果。
[0043]
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0044]
由于静态刚度主要控制静态载荷下缆绳的变型，单根缆绳中除预张力为静态载荷之外，当漂浮式风机和系泊系统在环境载荷作用下也会产生静态载荷，因此abs规范里保持预张力大小不变的调整方法与刚度模型有一定误差。因此如果第二次计算中采用动态刚度并在相同环境条件下能够与第一次计算产生同样的平均响应，那么第二次计算结果即可作为最终结果，这种做法更加贴近缆绳的力学模型。
附图说明
[0045]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0046]
图1是聚酯纤维系泊系统示意图；
[0047]
图2是聚酯纤维系泊系统尺度规划过程示意图；
[0048]
图3是聚酯纤维系泊系统的校核分析过程示意图；
[0049]
图4是聚酯纤维系泊单根缆绳调整优化示意图；和
[0050]
图5是系泊系统总体布置俯视图。
[0051]
附图中各标记表示如下：
[0052]
1、漂浮式风机；2、顶部锚链；3、聚酯纤维缆绳；4、底部锚链；5、锚点；3-1、处于最短状态的聚酯纤维缆绳；3-2、处于中间状态的聚酯纤维缆绳；3-3、处于最长状态的聚酯纤维缆绳。
具体实施方式
[0053]
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0054]
为了便于分析计算，工业界将聚酯纤维缆绳的轴向刚度进行了分解，将随静态载荷变化的应变归类为静态刚度，而将随动态载荷变化的应变归类为动态刚度，通过大量实验发现，静态刚度存在蠕变特性，导致刚度随载荷作用时间而降低，动态刚度将随着平均载荷、载荷幅值、载荷周期变化。
[0055]
美国abs船级社为聚酯纤维系泊系统的分析校核提出了两种力学模型，即上下边界轴向刚度模型和静动态刚度结合模型和静动态刚度结合模型，并基于两种力学模型给出了两种系泊分析方法。
[0056]
上下边界轴向刚度模型对应的方法是指：
[0057]
在给定环境条件下，系泊分析进行两次，分别采用聚酯纤维缆绳的最小轴向刚度计算漂浮式风机偏移，而采用最大轴向刚度计算系泊缆绳受力，两次计算需要保持给定的预张力不变。因此在第二次计算中，聚酯纤维缆绳的初始长度或锚点的位置需要调整。这种方法将产生最为保守的计算结果。
[0058]
静动态刚度结合模型是一种更加先进的力学模型，认为静态刚度将决定缆绳在准静态载荷下的型变，而动态刚度则控制缆绳在动态载荷下的型变，其对应的分析方法是：
[0059]
在系泊分析中，首先采用静态刚度进行计算，并提取结果的平均值；之后采用动态刚度进行计算，并提取结果的动态部分，将第一次结果的平均值与第二次结果的动态值相叠加，生成最后的计算结果。除此之外，其他都与上下边界轴向刚度模型相同，两次计算需要保持给定的预张力不变。聚酯纤维缆绳的初始长度或锚点的位置需要调整。
[0060]
静动态刚度结合模型比上下边界轴向刚度模型更加贴近聚酯纤维的力学特点，因此其结果更加贴近真实情况。然而，已有的静动态刚度结合模型仍然具有改进的空间，例如每次计算都要进行两次，并将所有缆绳的结果进行整合，工作量巨大。
[0061]
由于静态刚度主要控制静态载荷下缆绳的变型，单根缆绳中除预张力为静态载荷之外，当漂浮式风机和系泊系统在环境载荷作用下也会产生静态载荷，因此abs规范里保持预张力大小不变的调整方法与刚度模型有一定误差。
[0062]
因此，如果第二次计算中采用动态刚度，并在相同环境条件下能够与第一次计算产生同样的平均响应，那么第二次计算结果即可作为最终结果，这种做法更加贴近缆绳的力学模型。
[0063]
本发明的技术方案采取如下步骤：
[0064]
(一)聚酯纤维系泊系统的尺度规划
[0065]
聚酯纤维系泊系统的尺度规划方法与悬链线系泊系统相类似，其主要过程包含单根缆绳的结构优化和系泊布置方案的设计。
[0066]
在单根缆绳的结构优化中，需要兼顾漂浮式风机最大许用水平偏移、最大张力与安全系数、缆绳构型(背风向缆绳的聚酯纤维部分不接触海底)三者的限制，得出较为合理均衡的设计方案。
[0067]
在通常情况下，首先假设整根缆绳为聚酯纤维，给定其一个与铅垂线的夹角，一般为30至60度，可以为45至60度，并以直线构型作为初始状态进行调整。将海底部分的聚酯纤维替换成同等破断强度的锚链(一般为50至100米)，并将顶部部分的聚酯纤维替换成同等破断强度的锚链(一般为50至100米)，同时调节预张力，使得缆绳在出现漂浮式风机最大许用水平偏移dmax时最大张力满足安全系数的要求，且背风向缆绳的聚酯纤维部分不接触海底。
[0068]
在一些实施例中，聚酯纤维系泊系统尺度规划过程如图2所示：
[0069]
获得水深和漂浮式风机最大许可使用的水平偏移量；
[0070]
设定聚酯纤维缆绳的直径初始值；
[0071]
将整根聚酯纤维缆绳以与铅垂线成30至60度的夹角垂向海底泥面；
[0072]
将海底部分的聚酯纤维替换成锚链，并将顶部部分的聚酯纤维替换成锚链；
[0073]
判断张力是否满足安全系数的要求且背风向聚酯纤维缆绳的部分不接触海底，否则重新设定聚酯纤维缆绳的直径初始值，直到满足安全系数的要求且背风向聚酯纤维缆绳
的部分不接触海底。
[0074]
在完成单根缆绳设计后，系泊系统需要根据立管给予漂浮式风机的水平载荷和不同锚点的水深差异采用牛顿迭代法求解漂浮式风机的平衡位置，并根据平衡位置对每根缆绳的预张力与长度进行调整，直到漂浮式风机在无载荷作用下不产生明显的水平偏移和艏摇，而系泊缆垂向载荷导致的漂浮式风机横、纵摇方向的位移则采用漂浮式风机内部的压载水系统进行平衡。
[0075]
(二)聚酯纤维系泊系统的强度分析方法
[0076]
在确定系泊系统初始设计方案之后，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，使用每根缆绳采用设定好的预张力与初始静态刚度k
(s)
下的缆绳原长l
(s)
，在给定的环境载荷作用下采用耦合时域方法进行短期预报，时间步长为0.1～0.2s，时间长度为1000s以内。
[0077]
对于已有的结果进行统计处理，获得每根聚酯纤维缆绳的平均张力值tm，最大张力幅值ta和张力的平均跨零周期t
p
。
[0078]
之后采用abs规范的推荐公式
[0079]k(d)
＝α+β*tm+γ*ta+δ*log
10
(t
p
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0080]
计算得到每根缆绳的理论动态刚度k
(d)
。
[0081]
其中α和β为聚酯纤维缆绳的力学特性值，由厂家提供。
[0082]
每根缆绳的形变后长度应为：
[0083]
l＝l
(s)
*[1+tm/k
(s)
]
ꢀꢀꢀ
(2)
[0084]
基于在相同静态载荷下产生相同的形变后长度假设(即产生相同的平均响应)，每根缆绳的形变后长度也可表示为：
[0085]
l＝l
(d)
*[1+tm/k
(d)
]
ꢀꢀꢀ
(3)
[0086]
联立公式(2)和公式(3)，得到采用理论动态刚度k
(d)
所匹配的缆绳原长l
(d)
[0087]
l
(d)
＝l
(s)
*[1+tm/k
(s)
]/[1+tm/k
(d)
]
ꢀꢀꢀ
(4)
[0088]
采用新的动态刚度k
(d)
和对应的缆绳原长l
(d)
修改原模型，再进行短时间的短期预报，之后重新进行以上步骤，直至相邻两次计算的k
(d)
误差小于1％。
[0089]
之后再进行3小时(10800秒)的时域模拟，即得到最终的计算结果。
[0090]
在一些实施例中，聚酯纤维系泊系统强度分析过程如图3所示：
[0091]
1、采用初始刚度进行耦合模型。
[0092]
对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，采用每根缆绳采用设定好的预张力与初始静态刚度k
(s)
下的缆绳原长l
(s)
；
[0093]
2、短期时域分析
[0094]
在给定的环境载荷作用下采用耦合时域方法进行短期预报，时间步长为0.1～0.2s，时间长度为1000s以内；
[0095]
3、获得平均响应
[0096]
对于已有的结果进行统计处理，获得每根聚酯纤维缆绳的平均张力值tm，最大张力幅值ta和张力的平均跨零周期t
p
[0097]
使用abs公式计算动态刚度k
(d)
[0098]
采用abs规范的推荐公式
[0099]k(d)
＝α+β*tm+γ*ta+δ*log
10
(t
p
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0100]
计算得到每根缆绳的理论动态刚度k
(d)
，其中α和β为聚酯纤维缆绳的力学特性值；
[0101]
4、判断输入与输出刚度收敛
[0102]
每根缆绳的形变后长度应为：
[0103]
l＝l
(s)
*[1+tm/k
(s)
]
ꢀꢀꢀ
(2)
[0104]
基于在相同静态载荷下产生相同的形变后长度假设(即产生相同的平均响应)，每根缆绳的形变后长度也可表示为：
[0105]
l＝l
(d)
*[1+tm/k
(d)
]
ꢀꢀꢀ
(3)
[0106]
联立公式(2)和公式(3)，得到采用理论动态刚度k
(d)
所匹配的缆绳原长l
(d)
[0107]
l
(d)
＝l
(s)
*[1+tm/k
(s)
]/[1+tm/k
(d)
]
ꢀꢀꢀ
(4)
[0108]
采用新的动态刚度k
(d)
和对应的缆绳原长l
(d)
修改原模型，再进行短时间的短期预报；
[0109]
5、如果结果为不收敛，则调整聚酯缆(poly)长度使得平均响应一致。
[0110]
之后，进行3小时时域分析。
[0111]
最后，获得计算结果。
[0112]
(三)聚酯纤维系泊系统的疲劳分析方法
[0113]
疲劳分析需要首先针对已有的波浪散步图生成一系列独立的环境条件以及对应的发生概率，对于每一个环境条件而言，采用与强度分析相同的类似的分析方法，唯一不同的是在第二次计算中时域模拟的时间长度可大幅降低，一般取为2000秒左右。
[0114]
此外由于聚酯纤维的疲劳特性远好于两端的锚链，因此系泊疲劳分析主要针对锚链部分进行。
[0115]
在获得了一系列的缆绳张力时域分析结果后，采用雨流计数法对每个工况下缆绳张力的时历曲线进行重新拼接，并最终依照米勒累积法和锚链的t-n曲线计算单个工况的累计损伤，结合每个工况的年度发生概率，生成预期的疲劳寿命。
[0116]
根据本发明的一些实施例，提出一种漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的规划与校核方法，包含两个部分：
[0117]
(1)聚酯纤维系泊系统的尺度规划
[0118]
主要过程包含单根缆绳的结构优化和系泊布置方案的设计。
[0119]
在完成单根缆绳设计后，系泊系统需要根据不同的锚点的水深差异对每根缆绳的预张力与长度进行调整，使漂浮式风机在无载荷作用下不产生明显的偏移和艏摇，系泊载荷对漂浮式风机横、纵摇方向的差异需要采用压载水系统进行平衡。
[0120]
(2)聚酯纤维系泊系统的强度分析方法
[0121]
在确定系泊系统初始设计方案之后，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，采用每根缆绳采用设定好的预张力与初始静态刚度k
(s)
下的缆绳原长l
(s)
，在给定的环境载荷作用下采用耦合时域方法进行短期预报，之后采用abs规范的推荐公式计算得到每根缆绳的理论动态刚度并计算得出理论动态刚度所匹配的缆绳原长，采用新的动态刚度和对应的缆绳原长修改原模型，再进行短时间的短期预报，之后再进行3小时(10800秒)的时域模拟，即得到最终的计算结果。
[0122]
(3)聚酯纤维系泊系统的强度分析方法
[0123]
疲劳分析主要针对锚链部分进行。
[0124]
在获得了一系列的缆绳张力时域分析结果后，采用雨流计数法对每个工况下缆绳张力的时历曲线进行重新拼接，并最终依照米勒累积法和锚链的t-n曲线计算单个工况的累计损伤，结合每个工况的年度发生概率，生成预期的疲劳寿命。
[0125]
根据本发明的一些实施例，提出一种漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核装置。如图1所示，漂浮式风机1通过聚酯纤维缆绳3固定到海底。聚酯纤维缆绳3的一端与顶部锚链2连接，聚酯纤维缆绳3的另一端与底部锚链4连接，底部锚链4与锚点5连接，锚点5固定到海底。
[0126]
图4显示了处于三种不同状态的聚酯纤维缆绳，3-1示出处于最短状态的聚酯纤维缆绳，3-2示出处于中间状态的聚酯纤维缆绳，3-3示出处于最长状态的聚酯纤维缆绳。
[0127]
如图5所示，漂浮式风机1通过6根聚酯纤维缆绳3固定，每两根聚酯纤维缆绳3为一组，分别固定到漂浮式风机1的浮筒上。
[0128]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于，包括：规划聚酯纤维系泊系统的尺度，确定单根缆绳的结构，根据不同锚点的水深差异对单根缆绳的预张力与长度进行调整，使所述漂浮式风机在无载荷作用下不产生明显的偏移和艏摇，根据所述漂浮式风机的横摇方向和纵摇方向的差异需要，采用压载水系统平衡系泊载荷，以确定系泊布置；分析聚酯纤维系泊系统的强度，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，对每根缆绳采用预张力与初始静态刚度下的缆绳原长，以预定环境载荷作用，采用耦合时域方法进行短期预报；进行统计处理，获得单根聚酯纤维缆绳的平均张力值、最大张力幅值和张力的平均跨零周期；计算得到单根聚酯纤维缆绳的动态刚度并计算得出与所述动态刚度所匹配的缆绳原长，采用新的动态刚度和对应的缆绳原长修改漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，再进行短时间的短期预报，之后再进行时域模拟，以得到校核结果。2.根据权利要求1所述的漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于，所述规划聚酯纤维系泊系统的尺度包括：获得水深和漂浮式风机最大许可使用的水平偏移量；设定聚酯纤维缆绳的直径初始值；将整根聚酯纤维缆绳以与铅垂线成夹角垂向海底泥面；将海底部分的聚酯纤维替换成锚链，并将顶部部分的聚酯纤维替换成锚链；判断张力是否满足安全系数的要求且背风向聚酯纤维缆绳的部分不接触海底，否则重新设定聚酯纤维缆绳的直径初始值，直到满足安全系数的要求且背风向聚酯纤维缆绳的部分不接触海底。3.根据权利要求2所述的漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于，对所述锚链进行疲劳分析，在获得缆绳张力时域分析结果后，采用雨流计数法对每个工况下缆绳张力的时历曲线进行重新拼接，并最终依照米勒累积法和锚链的t-n曲线计算单个工况的累计损伤，结合每个工况的年度发生概率，生成预期的疲劳寿命。4.根据权利要求1所述的漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于，聚酯纤维系泊系统采用法向承力锚作为基础，使得锚点将承受垂直向上的载荷。5.根据权利要求1所述的漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于，将整根聚酯纤维缆绳以与铅垂线成30至60度的夹角垂向海底泥面。6.根据权利要求1所述的漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于，所述分析聚酯纤维系泊系统的强度包括：采用初始刚度进行耦合模型，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，采用每根缆绳采用设定好的预张力与初始静态刚度下的缆绳原长；短期时域分析，在给定的环境载荷作用下采用耦合时域方法进行短期预报，时间步长为0.1～0.2s，时间长度为1000s以内；获得平均响应，对于已有的结果进行统计处理，获得每根聚酯纤维缆绳的平均张力值t
m
，最大张力幅值t
a
和张力的平均跨零周期t
p
；判断输入与输出刚度收敛，每根缆绳的形变后长度l为：
l＝l
(s)
*[1+t
m
/k
(s)
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，k
(s)
为初始静态刚度，l
(s)
为初始静态刚度k(s)下的缆绳原长l(s)；基于在相同静态载荷下产生相同的形变后长度假设，每根缆绳的形变后长度也可表示为：l＝l
(d)
*[1+t
m
/k
(d)
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，l
(d)
表示缆绳原长；k
(d)
表示理论动态刚度；联立公式(2)和公式(3)，得到采用理论动态刚度k
(d)
所匹配的缆绳原长l
(d)
为：l
(d)
＝l
(s)
*[1+t
m
/k
(s)
]/[1+t
m
/k
(d)
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)采用新的理论动态刚度k
(d)
和对应的缆绳原长l
(d)
修改原模型，再进行短时间的短期预报。7.根据权利要求6所述的漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于：使用如下abs公式计算理论动态刚度k
(d)
：k
(d)
＝α+β*t
m
+γ*t
a
+δ*log
10
(t
p
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)计算得到每根缆绳的理论动态刚度k
(d)
，其中α和β为聚酯纤维缆绳的力学特性值。8.根据权利要求7所述的漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于，如果结果为不收敛，则调整聚酯缆长度使得平均响应一致。9.根据权利要求1所述的漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法，其特征在于，在短时间的短期预报以后进行3小时的时域分析。10.一种漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核装置，其特征在于，包括：尺度规划单元，用于规划聚酯纤维系泊系统的尺度，确定单根缆绳的结构，根据不同锚点的水深差异对单根缆绳的预张力与长度进行调整，使所述漂浮式风机在无载荷作用下不产生明显的偏移和艏摇，根据所述漂浮式风机的横摇方向和纵摇方向的差异需要，采用压载水系统平衡系泊载荷，以确定系泊布置；强度分析单元，分析聚酯纤维系泊系统的强度，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，对每根缆绳采用预张力与初始静态刚度下的缆绳原长，以预定环境载荷作用，采用耦合时域方法进行短期预报；统计单元，用于进行统计处理，获得单根聚酯纤维缆绳的平均张力值、最大张力幅值和张力的平均跨零周期；和校核单元，计算得到单根聚酯纤维缆绳的动态刚度并计算得出与所述动态刚度所匹配的缆绳原长，采用新的动态刚度和对应的缆绳原长修改漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，再进行短时间的短期预报，之后再进行时域模拟，以得到校核结果。

技术总结
本发明涉及一种漂浮式风机的深水聚酯纤维系泊系统的校核方法及装置。规划聚酯纤维系泊系统的尺度，确定单根缆绳的结构，根据不同锚点的水深差异对单根缆绳的预张力与长度进行调整，使所述漂浮式风机在无载荷作用下不产生明显的偏移和艏摇，根据所述漂浮式风机的横摇方向和纵摇方向的差异需要，采用压载水系统平衡系泊载荷，以确定系泊布置；分析聚酯纤维系泊系统的强度，对于给定的漂浮式风机与系泊系统耦合分析模型，对每根缆绳采用预张力与初始静态刚度下的缆绳原长，以预定环境载荷作用，采用耦合时域方法进行短期预报。提出一种聚酯纤维系泊分析技术，并在此基础上形成一套实用性强、收敛性好的聚酯纤维系泊系统的规划与校核方法。与校核方法。与校核方法。


技术研发人员：李达 易丛 梁文洲 李刚 高巍 付升雷 邓小康 李伟 李书兆 李元芳 于博骞 张婧文
受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司北京研究中心
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/4/5