多种力作用下内河船舶抛锚对水底管道影响研究

摘要

随着现代社会经济的快速发展，石油天然气等能源短缺的问题已日益凸显。输油气管道以其具有连续输送、运油能力大、铺设工期短、管理方便和操作费用低等优点在石油及天然气的开采运营中得到了广泛的应用，但由于地理条件限制，部分油气管道运输工程必须穿越水底，与陆地管道相比，水底管道面临着特殊风险，其中最主要的问题是船舶施工作业或应急抛锚可能会对水底管道造成巨大威胁，一旦由于抛锚导致管道破损，将引起水底管道发生油气泄漏事故，进而导致其他灾难性危害，对人身生命安全、自然环境和经济财产造成不可估量的损失。因此，为确保水底管道的安全，开展内河船舶抛锚对水底管道的影响研究，防止船舶抛锚砸损水底管道己成为一个亟待解决的重要课题。
　　本文通过查阅大量有关资料文献，在国内外现有研究成果的基础上，运用数学建模、数值计算和计算机模拟等方法，根据内河船舶抛锚过程中锚的运动状态，考虑锚入水前后多种力的变化，建立多种力作用下内河船舶抛锚的锚运动模型。在不同船型、不同船舶装载情况、不同水深和底质土体等条件下，计算锚落底冲击速度和在河床底质下的贯穿深度；根据锚型、底质土体及水底管道内、外部受力情况，计算管道在一定埋深条件下，所受锚冲击作用力的大小；运用水底管道在冲击载荷下的强度校核模型，计算管道所承载的总环向应力；设计“抛锚对管道冲击作用计算软件”，运用该软件，针对长江中游某一水底管道穿越工程，将该计算软件进行演示运用，并提出相应的预防保护措施。
　　本研究有助于开展船舶抛锚对水底管道安全影响论证与评估，为管道的埋深、材质选取、线路设计及管道结构承载潜力的挖掘提供科学合理的决策依据，对改善管道运输安全状态，保障水底管道运输安全，降低由于船舶抛锚导致的水底管道破损、油气泄露事故风险概率，避免遭受重大生命、经济财产损失和生物生态环境破坏均具有十分重要的意义，将带来显著的社会效益和巨大的经济效益。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3国内外研究现状

1.4主要研究内容及研究方法

第2章 船舶锚泊设备与技术

2.1船舶锚泊设备

2.2霍尔锚简介

2.3船舶锚泊技术

2.4锚运动受力分析及对水底管道的损害形式

2.5本章小结

第3章 船舶抛锚时管道受力模型建立

3.1落底速度

3.2贯穿深度

3.3锚的冲击作用和管道强度校核

3.4本章小结

第4章 抛锚对管道冲击作用计算软件设计

4.1设计目标

4.2功能模块

4.3流程分析

4.4计算与分析

4.5本章小结

第5章 实例应用

5.1工程概况

5.2典型船型

5.3计算条件

5.4结果分析

5.5保护措施

5.6本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献