铺缆船与电缆耦合系统动力学分析

摘要

提出一种铺缆船与电缆耦合系统动力响应时域分析方法。针对“启帆9”号铺缆船进行了船模阻力试验,得到铺缆船阻力系数,以确定其流载荷。基于势流理论,使用AQWA软件对铺缆船进行频域水动力分析,以确定其波浪载荷。结合上述计算结果,使用动力学分析软件Orca Flex建立了基于海底电缆铺设过程的耦合动力学模型,通过对考虑了环境载荷、系泊载荷和电缆载荷的动力学方程进行求解得到铺缆船动力学响应,将铺缆船运动作为电缆顶端的运动边界条件进行输入。与传统RAO方法相比,该方法充分考虑了铺缆船与电缆间的相互影响,可模拟实际海况中铺缆船施工时电缆的张力和曲率动态响应。分别采用该耦合模型方法和RAO方法计算铺缆船系统的动态响应,结果表明,RAO计算方法低估的电缆张力达9.9%。使用耦合模型方法分别建立八点系泊和四点系泊数值模型,比较了这两种系泊方案下海底电缆的动力响应,结果表明,四点系泊系统的电缆最大张力比八点系泊系统大15.9%,但二者都远小于最大允许张力。