浅水缓波型和缓S型动态缆动力响应分析

俞国军，王孟义，丰如男，潘矗直，黄若彬，陈 凯

(宁波东方电缆股份有限公司，浙江 宁波 315000)

0 引 言

海洋动态缆(以下简称“动态缆”)是连接水面浮体与水下设施的重要装备，在海上浮式风电和海洋油气开发领域具有不可替代的作用。动态缆的线型应根据海况条件和浮体运动情况顺应性设计[1]，以在动态缆上部的运动传递到触地点之前对其进行缓冲和隔离。典型的动态缆线型有悬链线型、缓波型、陡波型、缓S型、陡S型和顺应式波型等6种，采用的线型设计需满足缆线的强度准则、轴向受压准则、干涉准则和疲劳寿命准则[1-3]。

国内外学者将螺旋结构的动态缆等效为均质缆线，对动态缆的线型设计进行了大量研究。FLEMING等[4]总结了动态缆的线型设计准则，提出动态缆设计应满足稳定性的要求,并避免管线之间的干涉行为。RUAN等[5]提出了缓波型脐带缆的数学模型，并将其与有限元方法相对比，发现2种方法的分析结果吻合度较高；同时，对缓波型脐带缆进行了敏感性分析，得到了顶部悬挂角、浮力段长度和海床刚度对脐带缆动态响应的影响。李清泉等[6]对缓波型脐带缆进行了干涉分析研究，以悬链线型脐带缆为对照，分析了脐带缆位置构型与方位角、拖曳力系数和浮力块外径等参数的相关性。卢青针等[7]对缓S型浅水动态缆的线型进行了分析，总结了动态缆的线型设计参数对其力学性能的影响。

在浅水环境中，动态缆的线型往往因布局空间较小而较为紧凑，其缓冲和隔离能力因此受限，而当浮体的大幅偏移和环境载荷引起的动态缆运动超过线型的缓冲能力时，会引起动态缆的整体线型发生剧烈变化，从而影响动态缆的动力响应。……