基于Skempton公式的沉船打捞过程安全性分析

doi:10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.S1.18

上海交通大学学报 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (S1): 94-107.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.S1.18

基于Skempton公式的沉船打捞过程安全性分析

潘洁¹^,², 王磊¹^,²(), 王一听¹^,², 周东荣³, 朱小东³

1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海 200240
2.上海交通大学三亚崖州湾深海科技研究院,海南三亚 572025
3.交通运输部上海打捞局,上海 200090

收稿日期:2023-05-14 修回日期:2023-06-14 接受日期:2023-07-18 出版日期:2023-10-28 发布日期:2023-11-10
通讯作者: 王磊 E-mail:wanglei@sjtu.edu.cn.
作者简介:潘洁(1999-),硕士生,主要从事水动力分析等研究.
基金资助:
国家自然科学基金(51179103)

Safety Analysis of Wreck Salvage Process Based on Skempton Function

PAN Jie¹^,², WANG Lei¹^,²(), WANG Yiting¹^,², ZHOU Dongrong³, ZHU Xiaodong³

1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
2. Yazhou Bay Institute of Deepsea Sci-Tech, Shanghai Jiao Tong University, Sanya 572025, Hainan, China
3. Shanghai Salvage Company of the Ministry of Transportation, Shanghai 200090, China

Received:2023-05-14 Revised:2023-06-14 Accepted:2023-07-18 Online:2023-10-28 Published:2023-11-10
Contact: WANG Lei E-mail:wanglei@sjtu.edu.cn.

摘要/Abstract

摘要：

为评估整体打捞作业安全性,以“长江口二号”打捞系统为研究对象,基于三维势流理论及Skempton公式建立了沉船整体打捞过程耦合动力响应特性数值模型.该模型经实测验证,被用于沉船打捞全过程安全性分析.研究结果表明:整体打捞过程需特别关注离底和部分出水两个阶段打捞系统的运动响应以及提升缆、系泊缆张力的变化.随着波高和谱峰周期的增加,打捞系统运动响应和缆绳张力极值增大.浪向对打捞系统六自由度运动的影响较为复杂,斜浪作用下提升缆的张力极值明显增加.根据缆绳安全系数的计算,制定打捞方案时,要选择适当的提升速度,避免在20°~70° 的浪向下进行打捞作业.

关键词: 沉船打捞, Skempton公式, 耦合分析, 安全性分析

Abstract:

In order to evaluate the safety of salvage operation, a numerical model of the coupling dynamic response characteristics of the “Yangtze River Estuary II” salvage system is established based on the three-dimensional potential flow theory and the Skempton formula. The model has been verified by actual measurement and is used in the safety analysis of the whole salvage process. The research results show that special attention needs to be paid to the motion response of the salvage system and the tension changes of the lifting and mooring lines in the two stages of bottom-off and partial water-out in the overall salvage process. With the increase of wave height and spectral peak period, the motion response of the salvage system and the extreme value of cable tension increase. The influence of wave direction on the six-degree-of-freedom movement of the system is more complicated, and the extreme value of the tension of the lifting cable increases significantly under the action of oblique waves. According to the calculation of the safety factor of the cable, when formulating a salvage plan, an appropriate lifting speed should be selected, and at the same time, salvage operations should be avoided in waves of 20°—70°.

Key words: wreck salvage, Skempton formula, coupling analysis, safety analysis

中图分类号:

U674.23

潘洁, 王磊, 王一听, 周东荣, 朱小东. 基于Skempton公式的沉船打捞过程安全性分析[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(S1): 94-107.

PAN Jie, WANG Lei, WANG Yiting, ZHOU Dongrong, ZHU Xiaodong. Safety Analysis of Wreck Salvage Process Based on Skempton Function[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2023, 57(S1): 94-107.

图/表 28

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表1

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表2

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表3

参考文献 12

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类型	参数	取值
打捞驳船	总长/m	120.00
	型宽/m	34.00
	型深/m	9.00
	排水量/t	6 000.00
沉船	总长/m	46.00
	型宽/m	17.00
	型深/m	8.50
	排水量/t	9 500.00
系泊缆	长度/m	800.00
	直径/mm	120
	轴向刚度/GN	1.46
	最小破断强度/kN	9 720
	单位长度质量/(kg·m^-1)	273.95
提升缆	长度/m	107.00
	直径/mm	78
	轴向刚度/MN	246
	最小破断强度/kN	5 721
	单位长度质量/(kg·m^-1)	133.20

工况	波浪					风		流		提升速度/ (m·s^-1)
工况	波高/m	谱峰周期,T/s	浪向角/(°)	谱峰因子		风速/(m·s^-1)		流速/(m·s^-1)		提升速度/ (m·s^-1)
DP1	0.1	9	90	3.3	10.8		0.77		0.01
DP2	0.5	9	90	3.3	10.8		0.77		0.01
DP3	1	9	90	3.3	10.8		0.77		0.01
DP4	0.5	5	90	3.3	10.8		0.77		0.01
DP5	0.5	7	90	3.3	10.8		0.77		0.01
DP6	0.5	11	90	3.3	10.8		0.77		0.01
DP7	0.5	9	90	3.3	10.8		0.77		0.005
DP8	0.5	9	90	3.3	10.8		0.77		0.05
DP9	0.5	9	90	3.3	10.8		0.77		0.1
DP10	0.5	9	0	3.3	10.8		0.77		0.01
DP11	0.5	9	10	3.3	10.8		0.77		0.01
DP12	0.5	9	20	3.3	10.8		0.77		0.01
DP13	0.5	9	30	3.3	10.8		0.77		0.01
DP14	0.5	9	40	3.3	10.8		0.77		0.01
DP15	0.5	9	50	3.3	10.8		0.77		0.01
DP16	0.5	9	60	3.3	10.8		0.77		0.01
DP17	0.5	9	70	3.3	10.8		0.77		0.01
DP18	0.5	9	80	3.3	10.8		0.77		0.01

工况	波高/m	谱峰周期T/s	浪向角/ (°)	提升速度/ (m·s^-1)	系泊缆张力极值/kN	系泊缆安全系数	提升缆张力极值/kN	提升缆安全系数
DP1	0.1	9	90	0.01	582.10	16.70	3 957.65	1.45
DP2	0.5	9	90	0.01	710.76	13.68	4 162.30	1.37
DP3	1.0	9	90	0.01	902.90	10.77	4 371.29	1.31
DP4	0.5	5	90	0.01	605.63	16.05	4 028.12	1.42
DP5	0.5	7	90	0.01	646.57	15.03	4 133.80	1.38
DP6	0.5	11	90	0.01	769.24	12.64	4 062.40	1.41
DP7	0.5	9	90	0.005	718.19	13.53	3 523.41	1.62
DP8	0.5	9	90	0.05	721.97	13.46	4 379.50	1.31
DP9	0.5	9	90	0.1	672.52	14.45	4 825.92	1.19
DP10	0.5	9	0	0.01	573.49	16.95	4 075.73	1.40
DP11	0.5	9	10	0.01	586.45	16.57	4 039.18	1.42
DP12	0.5	9	20	0.01	599.96	16.20	5 198.95	1.10
DP13	0.5	9	30	0.01	636.16	15.28	6 961.31	0.82
DP14	0.5	9	40	0.01	670.23	14.50	8 273.32	0.69
DP15	0.5	9	50	0.01	674.32	14.41	9 143.16	0.63
DP16	0.5	9	60	0.01	670.20	14.50	7 211.56	0.79
DP17	0.5	9	70	0.01	670.79	14.49	5 256.72	1.09
DP18	0.5	9	80	0.01	671.38	14.48	4 107.06	1.39

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