[发明专利]考虑水平二阶定常波浪力的锚泊系统设计方法

说明书

本发明公开了一种考虑水平二阶定常波浪力的锚泊系统设计方法，包括步骤：计算目标平台的水平二阶定常波浪力传递函数在频域上的分布结果，获取水平二阶定常波浪力的峰值；根据平台的作业要求，获取最大水平运动距离；根据所述水平二阶定常波浪力的峰值和所述最大水平运动距离，计算回复刚度；通过遗传算法，计算得到符合回复刚度要求的锚泊系统参数。本发明在可以在给定锚泊系统性能要求的前提下，结合遗传算法，直接通过计算得到所需的锚泊系统各项设计参数，大大地减少了工作量。

技术领域

本发明属于锚泊系统设计技术领域，具体涉及一种考虑水平二阶定常波浪力的锚泊系统设计方法。

背景技术

随着技术发展和社会进步，全球各国对能源的需求日益增加。石油和天然气资源作为最重要的能源种类，在人类社会的发展中有着举足轻重的地位。经过长时间的开采，陆上油气资源慢慢出现减产趋势，且开采难度增大。由于海洋中蕴藏着丰富的油气资源，加速开发海洋油气资源已成为各个国家和地区的重要能源战略。

目前，针对海洋油气资源的开采大多集中在浅水区域，随着开采的不断进行，人们逐渐把目光投向了深水区域。深水区域的油气资源储量非常庞大，但是由于技术难度较大，目前开发程度较低。现阶段所采用的开采平台多位固定式，当水深超过100米，固定式平台的经济性和安全性受到了极大的挑战，因此，深水油气开采主要依赖于浮式平台。

浮式平台通常利用锚泊系统来定位，抵抗风浪流等环境载荷引起的低频运动。锚泊系统通常利用锚链自身的重力或者与张力，提供浮式平台所需的回复力。以往的锚泊系统设计通常由工程师根据以往的工程经验，进行参数的初步选定，然后再根据需求以及计算结果反复调整锚泊系统各项参数，需要耗费大量时间精力。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供了一种考虑水平二阶定常波浪力的锚泊系统设计方法，其能对锚泊系统的各项设计参数进行快速地计算。

为了解决上述问题，本发明采用以下方案实现：

一种考虑水平二阶定常波浪力的锚泊系统设计方法，包括步骤：

计算目标平台的水平二阶定常波浪力传递函数在频域上的分布结果，获取水平二阶定常波浪力的峰值；

根据平台的作业要求，获取最大水平运动距离；

根据所述水平二阶定常波浪力的峰值和所述最大水平运动距离，计算回复刚度；

通过遗传算法，计算得到符合回复刚度要求的锚泊系统参数。

作为本发明的进一步改进，所述回复刚度＝所述水平二阶定常波浪力的峰值/所述最大水平运动距离。

作为本发明的进一步改进，所述通过遗传算法，计算得到符合回复刚度要求的锚泊系统参数的步骤，包括如下步骤：

种群初始化：以锚链的根数、每根锚链的变量组成遗传算法的设计变量空间，并在所述设计变量空间中随机生成若干个初始个体，构成初始种群；

选择过程：根据目标函数设置适值函数，计算种群中每个个体的适应度，并根据个体的适应度选择优选个体作为父代，用以生成子代个体；

交叉过程：将所述选择过程中得到的优秀个体作为父代，利用交叉算子，通过交叉重组父代个体的基因结构，得到新的子代个体；

变异过程：将所述选择过程中得到的优秀个体作为父代，利用变异算子，随机对单个父代个体的基因做改动，生成新的子代个体；

替换过程：将所述选择过程得到的子代个体、所述交叉过程得到的子代个体、所述变异过程得到的子代个体作为当代种群，进行评估、旋转、交叉及交易，用以生成下一代子代个体；