油轮在渤海油田某区块环境力作用下系泊力分析

柏健

（胜利油田钻井工艺研究院海洋所 东营 257017）

油轮在渤海油田某区块环境力作用下系泊力分析

柏健

（胜利油田钻井工艺研究院海洋所 东营 257017）

油轮；系泊方案；系泊力试验；程序分析

针对油轮在渤海油田某区块两种系泊方案，从力学角度、技术可行性、成本等几个方面进行比较分析计算，并对系泊方案给出了计算模型，特别是通过系泊力试验以及程序分析，最终“桩锚+浮筒”这一方案以其相对简单的安装工艺、较低的成本以及应用于渤海油田该区块较好的安全性而被采纳。

0 引言

本文是针对5 000 t油轮在渤海油田某区块进行系泊方案研究，主要内容包括穿梭油轮系泊方案设计和系泊力计算，为渤海油田某区块的开发提供一套经济、安全、可靠的油轮系泊及原油外输方案。油轮在风浪流作用下靠近采油平台安全系泊，必须保证缆绳受力和撞击力不能超过自身的破断强度［3］，通过物理模型试验，测定各种环境载荷下不同组合工况下的锚缆所受最大系泊力，并进行分析。

1 系泊系统方案

经过认真收集和分析渤海油田某区块的环境条件及油田数据，并对渤海海域油田的输油方案及穿梭油轮系泊形式进行回顾、评价、学习和借鉴有用的经验，共针对两种方案进行了分析研究，即油轮艏艉采用“浮筒+桩锚”；油轮艏艉采用“浮筒+吸力锚”。

1.1 方案1：“浮筒+桩锚”方案

该系泊系统主要由桩锚、水下锚链、浮筒、浮筒端锚链、尼龙缆、船端锚链以及SMIT眼板等组成。

1.2 方案2：“浮筒+吸力锚”方案

该系泊系统主要由吸力锚、水下锚链、浮筒、浮筒端锚链、尼龙缆、船端锚链以及SMIT眼板等组成。

2 系泊力的试验和程序分析

图1 “浮筒+桩锚”系泊系统总体布置图

图2 “浮筒+吸力锚”系泊系统布置图

试验在船模专用水池进行，水池设有可控硅造波机、滤波网，可产生不同波高和周期的波浪。水池还有生风系统，可在水池中产生均匀的、与波浪方向一致的不同风级的风。

试验条件：

水位

高潮位+5.2m，平潮位+1.2m，低潮位-0.2m。

潮流：流速为1.539m/s，考虑各方向。

风力：取3~7级。

系泊船体在风浪流作用下，主要受风吹力、波流力和惯性力的作用，考虑弹性相似。利用试验形成的受力-变形曲线，利用有关相似原理公式，可得到MOSES程序需要的有关数据。

MOSES程序作为海洋工程商用软件，对系泊运动响应预报具有较好的可信度，在国际上已经得到很多用户的任可。对实验数据利用该软件进行系泊力及运动分析。

计算分析时采用的坐标系为：从船尾的浪向为0°，从右舷过来的浪向为90°。总体坐标系在水面，原点位于船中，Z向朝上为正，X向朝左为正，Y向按右手法则确定。在计算过程中，出于着重考虑安全，将风、浪、流等环境力于同一方向施加于油轮上，且分别在0°、45°、90°、180°等5个方向上进行系泊力计算［1］。

除了锚固点形式不同外，方案1与方案2每根系泊缆的结构形式完全一致，故每根缆所受的系泊力结果亦完全一致，因此将方案1与方案2的系泊力计算及运动分析进行了合并。

系泊力计算时所建立的模型如图3所示：

图3 系泊系统模型图

在计算时，分别于0°、45°，90°、135°，180°等方向施加荷载，所得计算结果如表1所示。从表1可知，当环境载荷为90°时，艏缆承受最大的系泊力，为112.81 t。

表1 锚缆所受最大系泊力［2］

表2 方案对比分析

3 结语

由表2可以看出，“吸力锚+浮筒”方案制造与安装工艺相对复杂、成本较高、且应用于渤海油田区块，故具有一定的风险，因此我们建议采用“桩锚+浮筒”方案。

［1］盛振邦、刘应中.船舶原理［M］.上海：上海交通大学出版社，2003：337-436.

［2］林杰人.船舶设计原理［M］.北京：国防工业出版社，1989：65.

［3］中国船级社.船舶及海上设施法定检验规则［S］.北京，1999：4-350.

Mooring force analysis of oil tanker under circum stance force in Bohai Oilfield Section

Bai Jian

oil tanker；mooring project；mooring force test；program analysis

The two mooring projects of oil tanker in Bohai Oilfield Section are analyzed and calculated through mechanics，technology feasibility，cost，etc.It sets up a calculation model for the projects.Especially through the mooring force test and program analysis，the“Piled anchor+buoy”project is adopted due to its simpler installation，lower cost and better safety for the application in the Bohai Oilfield Section.

U672.92

A

1001-9855（2011）02-0062-03

2010-10-15

柏健（1976-），男，汉族，工程师，主要从事海洋石油工程设计工作。