(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111478551.5 (22)申请日 2021.12.0 6 (71)申请人 海洋石油工程股份有限公司 地址 300000 天津市滨 海新区自贸试验区 （空港经济区） 西二道82号丽港大厦裙 房二层202-F10 5室 申请人 中国石油大 学 （北京） (72)发明人 周雷　齐金龙　安晨　王巍巍　 吴斌斌　张振兴　张勇青　王义祥　 张传杰　张阳　徐皓　高宇　 (74)专利代理 机构 北京东方灵盾知识产权代理 有限公司 1 1506 代理人 倪慧 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06F 17/16(2006.01) G06F 113/16(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种FPSO系泊链 （缆） 极限破断可靠性分析 方法 (57)摘要 本发明公开了一种FPSO系泊链(缆)极限破 断可靠性 分析方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1、 建立3 ×3安全等级矩阵； S2、 θ ′的测量； S3、 系泊链(缆)张力T(θ ′)计算； S4、 建立极限状态 方程； S5、 可靠性指标β计算； S6、 可靠性 分析。 本 发明分析方法贴合工程实际应用， 充分考虑和衡 量工程中的测量数据， 保证FPSO系泊系统可靠安 全运行， 可以对FPSO系泊链(缆)风险进行明确 的、 针对性的管理。 精准、 及时的掌握FPSO系泊 链 (缆)技术状态， 科 学检测、 分析潜在问题。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114372346 A 2022.04.19 CN 114372346 A 1.一种FP SO系泊链(缆)极限破断可靠性分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 建立3 ×3安全等级矩阵； S2、 θ′的测量； S3、 系泊链(缆)张力T( θ ′)计算； S4、 建立极限状态方程； S5、 可靠性指标β 计算； S6、 可靠性分析。 2.根据权利 要求1所述的一种FPSO系泊链(缆)极限破断可靠性分析方法， 其特征在于： 在S1中， 建立3 ×3安全等级矩阵的方法为： 以FPSO系泊链(缆)极限破断失效后果等级为横坐标， 以可靠性指标β为纵坐标建立 FPSO系泊链(缆)安全等级3 ×3矩阵； 对可靠性指标等级和失效后果进行等级分类。 3.根据权利 要求2所述的一种FPSO系泊链(缆)极限破断可靠性分析方法， 其特征在于： 用 β 表示可靠性指标等级， 等级分类如下： 当0<β ≤1.0时， 为可靠性 等级1； 当1.0<β ≤3.0时， 为可靠性 等级2； 当β ≥3.0时， 为可靠性 等级3。 4.根据权利 要求3所述的一种FPSO系泊链(缆)极限破断可靠性分析方法， 其特征在于： 用cof表示失效后果， 等级分类如下： 当0mms<cof≤0.1mms时， 为失效后果 等级1； 当0.1mms<cof≤1mms时， 为失效后果 等级2； 当cof≥1mms时， 为失效后果 等级3； 其中mms： 百万美元。 5.根据权利 要求1所述的一种FPSO系泊链(缆)极限破断可靠性分析方法， 其特征在于： 所述S2中θ ′的测量方法如下： θ为系泊链(缆)顶端点与水平方向的夹角， θ ′为系泊链(缆)上距离顶部距离s处与水平 方向的夹角； 在距系泊链(缆)顶端点一定距离 s处放置倾角仪 设备， 测量范围为 ±80°， 误差 小于0.2°； 倾角仪能够完成系泊链倾角参数同步采集及超长待机， 多条系泊链异地倾角参 数实时可靠传输； 通过倾角仪内测 量传感器监测静态重力加速度的变化， 测得倾角仪处系 泊链(缆)与水平方向的夹角 θ ′， 进而实现对系泊链(缆)姿态的监测。 6.根据权利 要求1所述的一种FPSO系泊链(缆)极限破断可靠性分析方法， 其特征在于： 所述S3中系泊链(缆)张力T( θ ′)计算方法： 采用悬链线法进行系泊链(缆)静态构型的计算， 对系泊链(缆)进行离散化处理， 将之 分为n个缆单元， 包括集中质量 点和无质量的弹簧单 元； 在给定与张力F， 预张力方向与水平方向夹角为θ 的条件下， 根据 悬链线理论， 可以通过 式(1)～(5)求得任意距离系泊链(缆)顶端距离为s处缆单 元张力T： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114372346 A 2Tz＝Txtan( θ )            (3) 经过推导， 系泊链(缆)所受张力值与θ ′有关， 其中， θ为系泊链(缆)顶端点与水平方向 的夹角， θ ′为系泊链(缆)上距离顶部距离s处与水平方向的夹角， x、 z为系缆上某点距离系 缆顶端点的水平距离和 垂直距离； Tx为缆单元所受张力在x轴方向的分量， Tz为缆单元所受 张力在z轴方向的分量， l 为系泊链(缆)长度， ρ1是系泊链(缆)单位长度的重量。 7.根据权利 要求1所述的一种FPSO系泊链(缆)极限破断可靠性分析方法， 其特征在于： 在S4中， 极限状态方程可表示 为： g＝R‑S＝Tm( σs)‑λ α1T( θ′)＝0     (6) 当g＞0时， 说明系泊链(缆)是可靠的； 当g＜0时， 说明系泊链(缆)是不可靠的， 为失效 状态； 当g＝0时， 说明船体结构处于极限的状态， 即为极限状态方程； 其中， 系泊链(缆)的极限破断张力值Tm即为LDBF(设计破断力)， 其值是MBL(船舶设计最 小破断负荷)的100％ ‑105％； 通常通过实验进行确认； 根据材料的σ ‑s应力应变图， 计算给 定张力T0条件下无损伤系泊链(缆)链环的最大应力值σ， 再对有损伤的系泊链(缆)链环进 行加载， 当链环应力值达到σ 时所对应 的加载力T即为极限破断张力值， 与其屈服刚度σs有 关， 记为Tm( σs)； T( θ′)为系泊链(缆)所受张力， 与θ ′有关。 θ′由倾角仪测量， 在一段时间内服从正态分 布， 为随机变量， FPSO会受到简谐位移激励x＝Asinωt， 导致系泊链(缆)所受张力增大， 取 冲击放大系数为α1对张力值进行修 正， 取安全系数为 λ。 8.根据权利 要求1所述的一种FPSO系泊链(缆)极限破断可靠性分析方法， 其特征在于： 在S5中， 可靠性指标β 可以表示 为： 其中， 联立式(7)～(1 1)可得， 系泊链(缆)的可靠性指标β： 将计算求得的可靠性指标β 带入到步骤1中建立的3 ×3安全等级矩阵， 结合失效后果等 级情况， 确定系泊链(缆)安全等级， 完成对系泊链(缆)的可靠性评估。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114372346 A 3