НАШИ ВОЗМОЖНОСТИ

Потенциальные возможности ЦМИ определяются не только высоким профессиональным уровнем исполнителей и большим опытом их работы, но и созданными программными средствами, позволяющими быстро и эффективно решать сложнейшие научно-исследовательские и проектно-конструкторские задачи. Ниже приводятся краткие сведения о двух разработках, которые могут быть применены нами при проведении работ своими силами или предложены иным организациям для самостоятельного использования.

ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС "ANCHORED STRUCTURES"

Программный комплекс "Anchored Structures" предназначен для моделирования статики и динамики плавучих сооружений, имеющих якорные системы удержания (ЯСУ), под действием ветра, течения, волнения и льда. В составе комплекса имеются также модули расчета нагрузок на стационарные морские сооружения.

Пакет программ позволяет:

• Назначать конструктивные параметры ЯСУ.
• При наличии одного или нескольких заякоренных сооружений (до пяти) - задавать геометрические параметры этих сооружений, а также параметры швартовных и отбойных устройств.
• Производить расчет нелинейных жесткостных характеристик (ЖХ) якорных связей разнообразных типов. ЖХ представляют собой зависимости вектора реакции ЯСУ от перемещения объекта и используются при моделировании статического и динамического поведения объектов.
• Производить расчет статических и динамических (регулярных и нерегулярных) нагрузок на рассматриваемые плавучие и стационарные сооружения от ветра, течения, волнения и льда, причем волнения - с учетом взаимовлияния сооружений (при наличии нескольких сооружений).
• Производить расчет гидродинамических параметров корпусов сооружений - коэффициентов присоединенных масс и волнового сопротивления.
• Проводить расчет статических и динамических перемещений объектов, натяжений якорных связей, усилий в швартовных и отбойных устройствах в пространственной нелинейной постановке.
• Проводить расчет динамических перемещений как в частотной, так и во временной областях.
• Управлять работой программы в интерактивном (диалоговом) режиме (способом сбора данных, параметрами спектрального и вероятностного анализа, заданием внешних воздействий).
• С помощью блока графической поддержки наблюдать за поведением объектов в динамике с различных направлений и расстояния (трехмерное изображение) и с различным масштабом времени на экране дисплея.
• Находить собственные частоты колебаний сооружений и производить спектральный анализ нагрузок, колебаний объектов и усилий в связях.
• Производить статистический анализ амплитуд колебаний объектов и усилий в связях.
• Выполнять вероятностное моделирование поведения сооружения за период его эксплуатации.

Пакет программ может использоваться для анализа свободно плавающих, заякоренных и стационарных сооружений шельфа (полупогружные и TLP - платформы, буровые суда, трубоукладчики, плавучие краны, доки, стационарные платформы и т.п.). Пакет программ имеет сертификат Российского морского регистра (Russian maritime register of shipping) о типовом одобрении (computer program type approval certificate) и используется российскими конструкторскими бюро при создании плавучих заякоренных сооружений.

ВЕРОЯТНОСТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛЕДОВЫХ НАГРУЗОК НА СООРУЖЕНИЯ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА

При создании платформ для освоения крупнейших российских месторождений в арктических районах ледовые нагрузки часто оказываются определяющими и необходима достоверная оценка их значений, возможных в течение всего периода эксплуатации платформ. Для этой цели разработана компьютерная программа, позволяющая осуществлять вероятностное моделирование ледовых нагрузок на морские сооружения, определять экстремальные нагрузки, повторяющиеся один раз в заданный период времени, а также изучать часто повторяющиеся нагрузки, которые могут стать причиной усталостных разрушений конструкции.

Программа основывается на использовании методологии вероятностного моделирования параметров льда, в сочетании с детерминистическими методами расчета ледовых нагрузок, соответствующими нормативных документах различных стран (по выбору).

Вероятностное моделирование ледовой обстановки осуществляется за период времени, многократно превышающий срок эксплуатации сооружения для получения достаточно достоверных оценок действующих на него нагрузок. На основании данных натурных наблюдений и полученных ранее распределений вероятности параметров льдов в заданной акватории, моделируются характеристики ледовой обстановки и параметры льдов, с которыми сооружение взаимодействует в течение срока его эксплуатации: наличие каких-либо льдин в данный момент времени в районе постановки сооружения, торосистость льдин, сплоченность льдов, геометрические характеристики ровных или торосистых льдин, скорости движения льдин, температура воздуха и.т.п.

Законы распределения вероятности различных параметров льдов принимаются постоянными в течение каждого месяца года, но сами параметры, моделируемые по методу Монте-Карло, изменяются с разной интенсивностью. Например, коэффициент сплоченности льдов, показатель торосистости льдин, температура воздуха моделируются один раз в сутки и считаются постоянными в течение этого промежутка времени. Линейные размеры и толщина моделируются для каждой льдины. Если льды в данный момент времени оказываются торосистыми - в структуру каждой льдины включаются гряды торосов, суммарная площадь которых обуславливается показателем торосистости, а толщина консолидированной части, глубина и ширина киля моделируются в силу известных законов распределения при заданной толщине ровной части льдины. Наиболее интенсивным изменениям подвергается скорость движения льдов, корректируемая каждые 6 часов.

Таким образом, на основании законов распределения вероятностей характеристик льдов (изменяемых от месяца к месяцу) моделируются параметры, необходимые для описания взаимодействия сооружения с каждой из льдин в течение заданного временного интервала.

Силы, возникающие при взаимодействии каждой из льдин с сооружением, рассчитываются с помощью авторской методики, а также на основе нормативных методик: СНиП2.06.04-82 (ред.1996), API , CAN/CSA-S471-92.

В результате вероятностного моделирования программа позволяет получить распределения вероятностей амплитуд ледовых нагрузок, на их основе вычислить экстремальные усилия с заданным периодом повторяемости (или с заданной обеспеченностью), а также изучить усталостные эффекты в конструкции сооружения.