1、海洋平臺錨泊定位系統船舶工程學院陳明海洋結構物設計原理講義（10）一、概述1. 錨泊系統分類（1）臨時錨泊系統 CCS規定所有移動式鉆井平臺要求配備臨時錨泊系統。與一般鋼質海船一樣，用舾裝數來確定錨的數量和大小。（2）定位錨泊系統 浮在水面上作業的鉆井船和半潛式平臺一般用錨泊定位系統，規范中不規定其形式，由設計方決定，但要滿足規范中的對臨時錨泊系統的要求，向下兼容。一、概述2. 動力定位系統 是浮式鉆井船或半潛式平臺依靠自身得動力，使其在風、浪、流等外力的作用下保持所要求的水平面內的位置的一種定位系統。 主要包括傳感器、控制和推進器三個系統組成。 價格昂貴，一般僅在錨定位有困難或深水區才采用動

2、力定位系統。一、概述3. 錨泊系統的布置形式（1）臨時錨泊系統 一般設在平臺的首部，系泊時將平臺的首部拉住。這樣不論風浪來自任何方向，平臺的首部始終迎著波浪方向，而保持受力較小，活動范圍較大。一、概述3. 錨泊系統的布置形式（1）定位錨泊系統 海上風浪可能來自任何方向，因此需要將錨索拉向四面八方，即呈現輻射狀，才能實現定位功能。 通常根據平臺的形狀布置，矩形平臺8（4）根，三角型平臺9（3）根，五角型為10（5）根。 為了提高定位能力在錨索上加預張力，每根錨索加上相同的預張力。 定位錨一般要對稱布置。考慮到某個方向來流較大可以不均勻布置。8錨均布10錨均布9錨均布3030度60度對稱30403

3、0度70度對稱904545度90度對稱(8錨或10錨)二、錨及錨索1. 錨 錨的種類繁多，移動式平臺使用轉爪錨。 錨爪角錨柄錨桿（穩定桿）錨爪錨爪角 aLvAMTFPA 1720度合適錨柄拉力：T錨重力：P錨爪面土壤阻力：FF與錨爪面法向夾角b與土壤摩擦力有關錨能入土的條件是T、P、F三個力對點A的力矩MA0錨爪角a的合適范圍a=3035(沙性土)a=50左右(軟土)a2530（硬粘土）ba拉力T的提升角度（與水平方向的夾角）提升角0時爪力最大；Tmax與土壤、錨埋藏深度、錨爪有效面積與錨爪面的粗糙度因素有關；使提升角等于0，必須使錨索具有足夠的長度。2. 錨泊線 錨泊線是指錨鏈、錨索以及它們

4、上面的各種塊重和浮力器件的組合。錨鏈：由鏈環組成，鏈環有無檔鏈環和有檔鏈環兩種，同樣鏈徑的有檔鏈環的強度比無檔鏈環高20。離岸作業錨泊系統大多使用2.54 inch直徑的鏈環。錨索：一般是使用鋼絲索，它是由若干根鋼絲先擰成股，再由股擰成索。股與索擰的方向相同叫做“順繞”，否則叫做“交叉繞”。鋼絲索的中心有個纖維芯。芯是鋼絲索的基礎。負載時芯支持股保持在各自位置；芯中油脂可以潤滑，減小鋼絲間摩擦；使索容易彎曲。索的優點：重量輕（是鏈的0.20.25）索的缺點：容易擦傷，紐結、腐蝕疲勞，難接頭，必須有卷筒。鏈的優點：耐摩、吸收的動載荷大鏈的缺點：重量大錨桿（穩定桿）LvAMTFPA 1720度合適

5、錨柄拉力：T錨重力：P錨爪面土壤阻力：FF與錨爪面法向夾角b與土壤摩擦力有關錨能入土的條件是T、P、F三個力對點A的力矩MA0錨爪角a的合適范圍a=3035(沙性土)a=50左右(軟土)a2530（硬粘土）ba拉力T的提升角度（與水平方向的夾角）提升角0時爪力最大；Tmax與土壤、錨埋藏深度、錨爪有效面積與錨爪面的粗糙度因素有關；使提升角等于0，必須使錨索具有足夠的長度。（1） 微元靜力分析TT0無彈性懸垂線xydlWdldxdydTdTT 0sin)sin()(0cos)cos()(WdlTddTTTddTT（2）（1）（2） 微元靜力微分方程dlWdldxdydTdTT 0sin)sin(

6、)(0cos)cos()(WdlTddTTTddTT忽略二階小量后極小，,sin, 1cosdddd0sin)sin()(0cos)cos()(WdlTddTTTddTT0sincos0cossinWdldTdTdTdTdlWdTdlWTdsincos由上面兩個式得到：dldydldxsincos分析dT可知：WdydT (4)(3)(6)(5)(7)(8)(9)（2） 微元靜力微分方程alWlxybaTbTdlWdTdlWTdsincosdldydldxsincosWdydT 0TbbaaTTTcoscos0WyTTWdyTTabbaab（6）（5）（9）（10）由于（8）（7）cos/0T

7、T 由（5）和（8）式得：dWTdy20cossin（3） 微元靜力微分方程alWlxybaTbT0T在a、b兩點間積分，T0和W為常量)11()cos1cos1(2200ababtgtgWTyWTydWTdy20cossin類似方法積分得到：abaabbtgshtgshWTxtgtgtgtgWTx1102201ln1ln（11）dWTdxcos10（12）（3） 微元靜力微分方程alWlxybaTbT0Tcos/0TT 積分得到：abtgtgWTl0dWTdl20cos1（13）dlWTdcos（6）（5）（3） 對單一錨泊線的方程整理（10）WyTTab)11(220abtgtgWTyabtgshtgshWTx110abtgtgWTl0（11）（12）（13）TT0 xy最低點的切線方向水平，此處張力T0懸垂線上任意點張力的水平分量相等：0, 0TTaaS代表兩端橫向距離替代x，h代表水深替代y，并將Tb與 換成T和 得到如下方程組：b（3） 對單一錨泊線的方程整理（14）0TWltg22200lWTWhTTtgshWTS101cos10WTh（15）（16）（17）WlT0 xyS代表兩端橫向距離替代