导管架滑移下水强度智能分析技术研究与开发

 

　　--基于MOSES与SACS软件的数据交互及二次开发应用

 

　　尹光荣 张孝卫 王梦川

 

　　（海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽300451）

 

　　摘要：目前业内常用的导管架滑移下水的强度分析方法采用Bentley公司的MOSES水动力软件和SACS强度计算软件。本文介绍了如何基于Bentley软件平台开发导管架滑移下水强度智能分析的方法，包括导管架下水分析的基本理论和假定，分析自动化和智能化技术的实现原理和思路，及交互软件的开发框架和方法。该方法已经在荔湾3-1及后续项目中得到成功推广和应用。该方法大幅度地提高了分析效率，缩短了分析时间，证明了Bentley软件平台具有良好的行业应用体验和丰富的扩展性。

 

　　关键词：荔湾3-1；大型导管架；滑移下水；强度；智能分析

 

　　中图分类号：TE42           文献标识码：A

 

　　AN INTELLIGENT STRENGTH ANALYSIS METHOD FOR JACKET LAUNCHING VIA BARGE SKIDWAY

 

　　Yin Guangrong

 

　　(Offshore Oil Engineering Co.,Ltd., Tianjin 300451, China)

 

　　Abstract: Since the traditional approach, which using Bentley MOSES and SACS software don't have commom database and data format , was time-consuming, the launching analysis of Liwan3-1 jacket once became the design bottleneck, demanding more efficient analysis technologies. This paper presents the basic principles, assumptions and methods suitable for automation, followed by the analysis software development framework and implementation approach. The approach and the associated system have been applied in the strength analyses of the jacket launchings for the Liwan3-1 project and the other subsequent projects. The presented method is much more efficient, that indicates that Bentley software have good experience of industrial applications and rich extensibility.

 

　　Key Words: Liwan3-1, large jacket, launch strength, intelligent analysis

 

　　1. 前言

 

　　导管架平台是近海石油开采的主要结构物，一般在陆地建造总装，然后拖运至海上指定位置进行安装。导管架通常有两种下水方式：小型导管架可以使用浮吊吊装下水，而大中型导管架通常进行滑移下水。典型的导管架滑移下水过程是导管架首部（在位状态的顶部）放置于驳船尾部（导管架装船位置），通过压载使船有一定的纵倾角度，导管架靠自重或者使用绞车拖拉滑移入水直至到达稳定状态；一般情况下，导管架从船艉入水，某些特殊的导管架也可从驳船侧舷滑移入水[1-4]。

 

　　导管架滑移下水是一个动态的连续过程，整个过程中不仅需要关注驳船的运动轨迹和导管架的下水姿态，以保证驳船和导管架的稳性，同时由于导管架的受力情况和运动状态比较复杂且不断变化，因此导管架下水强度也是设计人员关注的重点和难点[5]。现场安装过程中，对导管架滑移下水时环境条件有严格的要求[5]，并且经过验算证明其对分析结果影响很小，因此可以不用考虑风波流的作用。

 

　　传统的手动分析方法，尤其是敏感性分析，由于下水状态不同造成工况数量众多，模型体积大造成修改和操作不便，使得整个计算工作量巨大，重复的劳动又极易使设计人员疲劳和犯错，多个设计人员的参与又无法保证分析的进度和质量。在荔湾3-1导管架设计初期，这种情况曾一度影响了设计进度。为此，开发出一套切实可行的"导管架滑移下水强度智能分析技术"显得十分必要。

 

　　国外针对导管架滑移下水的研究主要开始于70、80年代，基本理论依据是船舶运动理论和波浪力学。Daniel Vasicek和Cheng-Heng Lu（1979）讨论了下水过程中导管架和驳船之间的相互作用以及相应公式推导[6]。Mayfield J和Arnold P等人（1989）从工程角度介绍了世界第一大导管架BULLWINKLE的下水情况[7]。S. Sircar和T.K. Chandra等人（1990）详细介绍了Kilauea导管架下水分析方法[8]。Kim和Lee等人（2001，2002）则从数值模拟角度研究和讨论了导管架下水的指标和参数影响[9-10]。M. R.Honarvar等人（2008）研究了Reynolds-Froude数在导管架下水模型试验和数值分析中起的重要作用[11]。国内也有不少学者进行了理论研究和数值模拟。顾树华等人（1986）首先对导管架下水中的关键因素进行了分析[12]。张光发, 纪卓尚等人对导管架下水三维数值模拟做了深入研究[2-3][13-14]。杨晓刚，黄曙光，田锋等人从工程角度综合阐述了导管架安装分析技术和计算方法[1][15-16]。

 

　　目前，对于导管架下水运动和强度分析已经在成熟的理论基础上形成了一套完善的计算方法：导管架使用结构分析软件（Bentley公司的SACS软件）建模和加载，然后导入运动分析软件（Bentley公司的MOSES软件）进行导管架下水运动分析，并输出特定时刻对应的导管架载荷，最后将载荷导入到导管架结构模型中进行强度校核[8][17]。这是目前比较通用并得到广泛认可的方法，本文主要讨论基于该方法的导管架下水强度智能分析相关问题。