
在漂浮式海上风电中,系泊组件的设计是通过系泊分析来制定的。Principia开发的DeepLines Wind等漂浮式风电仿真软件正在使用预估的绳索响应参数,输入参数越准确,系泊分析的结果就越可靠。Principia现在已将Dyneema® 3T绳索响应模型嵌入至Deeplines Wind的系泊分析程序,能够更好地评估系泊载荷。

荷兰DSM(帝斯曼)Dyneema®(迪尼玛® )公司在全球UHMWPE纤维市场上占主导地位,主要生产UHMWPE及其上游聚合物,最近已加大投资开发各种Dyneema纤维的特种用途。帝斯曼是世界上最强纤维Dyneema纤维的发明者和生产商。Dyneema纤维是一种超高分子量聚乙烯纤维,能以最小的重量提供最大的强度。以重量计,它的强度比优质钢材高15倍之多,比芳纶强40%。Dyneema纤维可浮于水面,具有极好的耐久性、耐潮湿性、耐紫外光性和耐化学品性,因此其用途比较广泛。Dyneema纤维是船运和海上工业中绳索、 缆绳、渔网的重要组成原材料。它还可用于金属加工业的安全手套、运动用品和医疗行业用途中的细支上。此外,Dyneema纤维还可用于警察局及军事人员的防弹盔甲和防弹服。长时间在深水区域作业的船舶需要足够强韧耐用的系泊缆绳,以在恶劣的环境中提供稳定性。如今,越来越多的海上运营商正在从聚酯纤维缆绳转向使用Dyneema DM20制成的缆绳,以固定其浮式生产储油船(FPSO)。Dyneema缆绳直径比聚酯纤维缆绳小30%,在立管设计、规划和安装方面提供了更大的自由度。
Dyneema® 3T 绳索模型
与钢丝绳的弹性表现不同,由HMPE纤维制成的合成绳索在变形响应方面表现出更复杂的行为。这种响应是粘弹性的,对变形的载荷响应(刚度)取决于时间(频率)、张力和温度(3T)。快速变形会导致更高的载荷响应,更高的温度会降低载荷响应效果,并且随着平均张力的增加,载荷响应也会增加。Dyneema® DM20系泊绳索的全部粘弹性响应现在可以通过Dyneema® 3T绳索模型反应并提供给行业进行处理。同时该模型还包括材料的阻尼效应。
DeepLines Wind
DeepLines Wind软件的新版本V5R7可与Dyneema® 3T绳索模型一起使用。该模型将提高所有可用系泊设计、悬链线、(半)张紧和张力腿的HMPE系泊分析的准确性,从而使人们对此类分析的结果更有信心。除此之外,对于张力腿平台 (TLP) 而言尤其值得注意的是,使用正确的刚度并适当考虑固有材料阻尼会导致较低的张力和运动,并减少不稳定性(共振),从而提高系统的性能。
下图说明了这一点,其中展示了海上风电张力腿平台的张力腱时间序列。使用静态和动态刚度的“经典”模型与使用新Dyneema® 3T绳索模型在整个模拟过程中更新绳索属性的“新模型”进行了比较。在左侧,比较了ULS工况下的张力情况。张力的幅度减小(减少7%)也导致了运动幅值减少。标准差降低了20%,这可能会增加疲劳寿命或绳索连接器。在右侧,比较了ALS工况下的张力情况。“经典”模型显示出了最大波通过张力腱的共振效应。这种现象不是数值问题,而是在正确模拟绳索刚度和阻尼时能够完全过滤掉。
ULS工况
ALS工况
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