波浪入射角對(duì)單點(diǎn)系泊楔形波浪發(fā)電平臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)特性的影響*

鄭松根 何宏舟 衡 偉

(1.廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建 廈門 361001;2.(集美大學(xué))福建省能源清潔利用與開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361021)

0 引言

波浪能發(fā)電對(duì)于海島開發(fā)和海上用電具有十分重要的意義，發(fā)展?jié)摿薮骩1]。振蕩浮子式和擺板式波浪發(fā)電裝置[2-4]是目前研究較為成熟、公認(rèn)比較有應(yīng)用前景的發(fā)電裝置。根據(jù)浮子式和擺板式裝置采能特點(diǎn)開發(fā)出來的楔形波浪發(fā)電平臺(tái)(見圖1)，能夠?yàn)楦[式波浪發(fā)電裝置提供良好的運(yùn)行載體。

圖1 楔形波浪發(fā)電平臺(tái)

楔形波浪發(fā)電平臺(tái)為艏部呈尖角形、尾部逐漸變寬的楔形平臺(tái)。楔形平臺(tái)的定位系統(tǒng)采用懸鏈線單點(diǎn)浮筒系泊[5]，平臺(tái)通過鋼纜與系泊浮筒連接，浮筒通過錨鏈與海底錨固裝置錨定，錨鏈采用三根對(duì)稱輻射式布置，每?jī)筛^鏈間靜態(tài)水平夾角為120°，該系統(tǒng)適用于淺海系泊。按照設(shè)計(jì)要求，在該系泊系統(tǒng)作用下，楔形平臺(tái)能夠隨著波浪方向的改變而圍繞浮筒做圓周運(yùn)動(dòng)，且能隨著風(fēng)、浪、流載荷變化，自動(dòng)調(diào)整至合力最小的位置；當(dāng)風(fēng)、流載荷較小時(shí)，平臺(tái)艏向能調(diào)整至波浪載荷最大的位置，獲得較佳的迎浪方向。這種調(diào)整一方面使得平臺(tái)橫向不需長(zhǎng)時(shí)間抵抗波浪，提高了平臺(tái)橫向穩(wěn)定性，同時(shí)可減輕錨鏈系泊力，有利于系泊系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；另一方面，平臺(tái)縱向迎浪，使得平臺(tái)兩側(cè)的波浪收集裝置能夠同時(shí)工作，采能面積最大化，提高了波浪能量收集效率。

本文以楔形平臺(tái)及其系泊系統(tǒng)為研究對(duì)象建立仿真模型，通過AQWA對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得出楔形波浪發(fā)電平臺(tái)在單點(diǎn)系泊條件下，平臺(tái)的橫蕩、縱蕩運(yùn)動(dòng)隨入射波浪方向改變的變化情況，從而驗(yàn)證系泊條件下平臺(tái)自動(dòng)隨浪調(diào)整的能力，找出平臺(tái)運(yùn)行的危險(xiǎn)工況區(qū)間，再根據(jù)仿真結(jié)果分析平臺(tái)的系泊運(yùn)動(dòng)特性和安全性能。

1 建模與參數(shù)設(shè)置

楔形平臺(tái)尺寸：型長(zhǎng)18m、型寬8m、型深2.4m、滿載質(zhì)量90517kg、吃水1.3m；浮筒尺寸：直徑2.6m，高2.78m，浮筒及附屬物質(zhì)量7000kg，設(shè)計(jì)吃水1.5m；海水密度1025kg/m3。浮筒與平臺(tái)連接鋼纜長(zhǎng)20m，直徑26mm。有檔錨鏈：型號(hào)AM2，公稱直徑40mm，抗拉強(qiáng)度895kN，空氣中質(zhì)量為35.04kg/m，單鏈長(zhǎng)度57m。

圖2 平臺(tái)仿真模型

2 楔形平臺(tái)在不同波向下隨波浪的水平運(yùn)動(dòng)響應(yīng)

單點(diǎn)系泊的楔形發(fā)電平臺(tái)受到某一方向的波浪沖擊時(shí)，在水平面上會(huì)圍繞浮筒做圓周飄蕩運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)調(diào)整至最佳迎浪位置。在飄蕩調(diào)整過程中，平臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)主要有橫蕩和縱蕩，橫蕩是指平臺(tái)在水平面上沿著平臺(tái)橫向的左右移動(dòng)，縱蕩是指平臺(tái)在水平面上沿著平臺(tái)縱向的前后移動(dòng)。

在不同的波浪入射角度(x軸負(fù)向沿逆時(shí)針至波浪入射方向間的夾角)下，平臺(tái)從初始靜止位置調(diào)整至穩(wěn)定位置會(huì)有不同的水平運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。本文根據(jù)波浪發(fā)電平臺(tái)運(yùn)行海域額定波況：周期4s、波高1m，設(shè)置預(yù)張力為6.7kN，分別計(jì)算入射角為15°、30°、45°、60°、75°、90°時(shí)的平臺(tái)橫蕩、縱蕩運(yùn)動(dòng)參數(shù)。經(jīng)過數(shù)值計(jì)算，平臺(tái)在600s內(nèi)的橫蕩與縱蕩情況如圖3所示，各子圖中橫軸表示時(shí)間，縱軸表示位移，各圖上方紅線曲線為橫蕩，下方黑色曲線為縱蕩。

(a)15°(b)30°(c)45°

2.1 平臺(tái)橫蕩響應(yīng)分析

2.1.1 仿真結(jié)果總體分析

由圖3可見，楔形平臺(tái)橫蕩曲線是由大周期運(yùn)動(dòng)和小周期運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)曲線，一方面發(fā)生類似正弦波的大周期、大振幅的波動(dòng)，另一方面又發(fā)生著隨波浪周期變化的小周期、小振幅的波動(dòng)?？梢?，平臺(tái)在周期波浪力作用下，發(fā)生隨波浪頻率變化的小周期、小振幅橫蕩運(yùn)動(dòng)(下文稱橫蕩運(yùn)動(dòng))；在波浪力持續(xù)作用下，還進(jìn)行著大周期、大振幅的橫向漂蕩調(diào)整運(yùn)動(dòng)(下文稱橫漂運(yùn)動(dòng))。綜合各圖可見，大周期橫漂運(yùn)動(dòng)，隨著運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，波動(dòng)幅度和周期逐漸減弱，且曲線波動(dòng)中心跟隨波浪入射方向逐漸發(fā)生偏移，最后在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)進(jìn)行弱周期弱振幅的橫漂運(yùn)動(dòng)。小周期橫蕩運(yùn)動(dòng)則貫穿整個(gè)橫蕩運(yùn)動(dòng)始終，橫蕩運(yùn)動(dòng)的周期約為4s，與波浪周期基本一致。

2.1.2 各波浪工況分析

(1)15°波浪入射角工況如圖3(a)所示。平臺(tái)首先向左舷偏移13m，經(jīng)歷第一個(gè)周期(100s)后，橫漂振幅迅速減弱，周期縮短為80s。在第3個(gè)橫漂周期(約200s)后，橫漂中心往左舷方向橫移至離初始位置2m處趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定后的平臺(tái)持續(xù)在做一個(gè)周期大約為80s、振幅為1.4m的橫漂運(yùn)動(dòng)。此外，平臺(tái)自始至終都在進(jìn)行周期4s和振幅0.28m的小周期橫蕩運(yùn)動(dòng)，形成大周期橫漂包含小周期橫蕩的復(fù)雜橫向漂蕩運(yùn)動(dòng)。平臺(tái)橫漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大橫漂速度達(dá)到0.23m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的橫漂速度約為0.07m/s，橫蕩速度約為0.28m/s，調(diào)整后，橫向最大運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到0.35m/s。

綜上，在周期4s、波高1m、入射角15°的持續(xù)波浪條件下，本楔形平臺(tái)可隨波浪入射方向調(diào)整工作位置至最佳迎浪方向，大約歷時(shí)200s向左舷方向調(diào)整2m，隨后穩(wěn)定在該位置進(jìn)行小振幅橫漂和橫蕩運(yùn)動(dòng)。

(2)30°波浪入射角工況如圖3(b)所示。平臺(tái)首先向左舷偏移18m，經(jīng)歷第一個(gè)周期(約100s)后橫漂振幅大幅衰減，周期縮短為80s。在第三個(gè)周期(200s)內(nèi)，平臺(tái)橫漂中心調(diào)整至左舷方向12m處達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定后的平臺(tái)持續(xù)在做周期為80s、振幅約為1.5m大周期橫漂運(yùn)動(dòng)。跟隨波浪頻率的小周期橫蕩伴隨大周期橫漂運(yùn)動(dòng)始終，其周期為4s、振幅為0.35m。平臺(tái)橫漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大橫漂速度達(dá)到0.42m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的橫漂速度約為0.08m/s；橫蕩速度約為0.35m/s，調(diào)整后橫向最大運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到0.43m/s。

綜上，在入射角30°的持續(xù)波浪條件下，楔形平臺(tái)大約歷時(shí)200s調(diào)整至距離左舷12m處的最佳迎浪工作位置，并基本穩(wěn)定在該位置進(jìn)行小振幅橫蕩運(yùn)動(dòng)。

(3)45°波浪入射角條件工況如圖3(c)所示。平臺(tái)首先向左舷橫漂25m，經(jīng)歷第一個(gè)周期(約120s)后，橫漂振幅大幅衰減。第二個(gè)周期縮短為100s，第三個(gè)周期縮短為80s。在第三個(gè)周期(約200s)內(nèi)，平臺(tái)橫漂中心往左舷方向調(diào)整22m到達(dá)新的工作位置，并趨于穩(wěn)定。穩(wěn)定后的平臺(tái)持續(xù)在做周期為80s、振幅約為2m的大周期橫漂運(yùn)動(dòng)。小周期橫蕩伴隨大周期橫漂運(yùn)動(dòng)始終，其周期4s、振幅為0.40m。平臺(tái)橫漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大橫漂速度達(dá)到0.39m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的橫漂速度約為0.1m/s；橫蕩速度約為0.4m/s，調(diào)整后橫向最大運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到0.5m/s。在入射角45°的持續(xù)波浪條件下，楔形平臺(tái)大約歷時(shí)200s調(diào)整至距離左舷22m處的新平衡工作位置，并基本穩(wěn)定在該位置進(jìn)行小振幅橫漂和橫蕩運(yùn)動(dòng)。

(4)60°波浪入射角工況如圖3(d)所示。平臺(tái)首先向左橫漂26m，經(jīng)歷第一個(gè)周期(約90s)后，橫漂振幅迅速減弱，波動(dòng)周期縮短為80s。在第三個(gè)周期(約200s)內(nèi)，平臺(tái)橫漂中心往左舷方向調(diào)整23m達(dá)到新的穩(wěn)定工作位置。穩(wěn)定后的平臺(tái)持續(xù)在做振幅為0.55m的小周期橫蕩運(yùn)動(dòng)。雖然穩(wěn)定后的平臺(tái)仍然在做平均振幅1.5m、周期60～80s的大周期橫漂運(yùn)動(dòng)，但橫漂運(yùn)動(dòng)與橫蕩運(yùn)動(dòng)的界限變得不明顯。平臺(tái)橫漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大橫漂速度達(dá)到0.46m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的橫漂速度約為0.07m/s，橫蕩速度約為0.55m/s，調(diào)整后橫向最大運(yùn)動(dòng)速度0.62m/s。

在入射角60°的持續(xù)波浪條件下，楔形平臺(tái)大約歷時(shí)200s調(diào)整至距離左舷23m處的新平衡工作位置，并穩(wěn)定在該位置進(jìn)行小幅橫蕩運(yùn)動(dòng)。

(5)75°波浪入射角工況如圖3(e)所示。平臺(tái)首先歷時(shí)80s向左橫漂29m，之后再經(jīng)歷80s小幅調(diào)整后，進(jìn)入橫漂與橫蕩并存的穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定后，橫漂中心調(diào)整至距離初始船中左側(cè)28m位置，橫漂運(yùn)動(dòng)周期大幅縮短為25s，平均振幅為0.9m。小周期橫蕩運(yùn)動(dòng)振幅0.55m。平臺(tái)橫漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大橫漂速度達(dá)到0.43m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的橫漂速度約為0.14m/s，橫蕩速度約為0.55m/s，調(diào)整后橫向最大運(yùn)動(dòng)速度0.69m/s。

在入射角75°的持續(xù)波浪條件下，楔形平臺(tái)大約歷時(shí)160s調(diào)整至距離左舷28m處的新平衡工作位置，并穩(wěn)定在該位置進(jìn)行小幅橫蕩運(yùn)動(dòng)。

(6)90°波浪入射角工況如圖3(f)所示。平臺(tái)歷時(shí)100s向左橫漂30m后便進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定后，大周期橫漂運(yùn)動(dòng)基本消失，能觀察到小周期橫蕩形成的振蕩帶。此時(shí)，橫蕩中心偏離初始位置左側(cè)橫向距離為29m，橫蕩周期4s，振幅0.55m。平臺(tái)橫漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大橫漂速度達(dá)到0.30m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的橫漂運(yùn)動(dòng)消失，橫蕩速度約為0.55m/s，調(diào)整后橫向最大運(yùn)動(dòng)速度0.55m/s。

在入射角90°的持續(xù)波浪條件下，楔形平臺(tái)大約歷時(shí)100s調(diào)整至距離左舷29m處的新平衡工作位置，橫漂運(yùn)動(dòng)消失，平臺(tái)穩(wěn)定在該位置進(jìn)行小幅橫蕩運(yùn)動(dòng)。

2.2 平臺(tái)縱蕩響應(yīng)分析

(1)15°波浪入射角工況。平臺(tái)縱向飄蕩運(yùn)動(dòng)也是由大周期、大振幅的縱漂運(yùn)動(dòng)和小振幅小周期的縱蕩運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成。縱漂運(yùn)動(dòng)方面，平臺(tái)在波浪作用下，首先向尾部漂移3m，隨后在系泊鋼纜拉拽下開始向首部漂移，第一個(gè)周期縱向漂移量達(dá)最大值5.5m。之后平臺(tái)進(jìn)入振幅逐漸減小的縱漂運(yùn)動(dòng)，大約在3個(gè)周期(約200s)，平臺(tái)縱漂運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定?？v蕩運(yùn)動(dòng)方面，縱蕩波動(dòng)帶由細(xì)變粗，縱蕩周期基本維持4s，縱蕩振幅則由小到大，大約在200s左右達(dá)到穩(wěn)定值0.6m。平臺(tái)縱漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大縱漂速度達(dá)到0.15m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的縱漂運(yùn)動(dòng)不明顯，縱蕩速度約為0.60m/s，調(diào)整后縱向最大運(yùn)動(dòng)速度0.6m/s。

(2)30°波浪入射角工況。平臺(tái)縱向水平運(yùn)動(dòng)依然是縱漂和縱蕩運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成?？v漂運(yùn)動(dòng)方面，平臺(tái)首先向尾部漂移2.5m，隨后在第一個(gè)周期內(nèi)向前最大漂移12m；第二個(gè)周期開始振幅迅速衰減，在第3個(gè)周期(約200s)，縱漂運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后縱漂周期90s，平均振幅為3m?？v蕩運(yùn)動(dòng)方面，縱蕩波動(dòng)帶由細(xì)變粗，縱蕩周期基本維持4s，縱蕩振幅則由小到大，大約在200s左右振幅達(dá)到穩(wěn)定值0.55m。平臺(tái)縱漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大縱漂速度達(dá)到0.44m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的縱漂速度為0.13m/s，縱蕩速度約為0.55m/s，調(diào)整后縱向最大運(yùn)動(dòng)速度0.68m/s。

(3)45°波浪入射角工況。平臺(tái)縱向水平運(yùn)動(dòng)依然是縱漂和縱蕩運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成?？v漂運(yùn)動(dòng)方面，平臺(tái)首先向尾部漂移3m，隨后在第一個(gè)周期內(nèi)向前最大漂移16m；第二個(gè)周期開始振幅迅速衰減，240s左右，縱漂運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后縱漂周期80s，平均振幅為4.5m。縱蕩運(yùn)動(dòng)方面，縱蕩波動(dòng)帶由細(xì)變粗，縱蕩周期基本維持4s，縱蕩振幅則由小到大，大約在200s左右振幅達(dá)到穩(wěn)定值0.45m。平臺(tái)縱漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大縱漂速度達(dá)到0.30m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的縱漂速度為0.22m/s，縱蕩速度約為0.45m/s，平臺(tái)縱向最大運(yùn)動(dòng)速度0.67m/s。

(4)60°波浪入射角工況。平臺(tái)縱向水平運(yùn)動(dòng)包括縱漂和縱蕩兩種運(yùn)動(dòng)?？v漂運(yùn)動(dòng)方面，平臺(tái)首先向尾部漂移1.5m，隨后在第一個(gè)周期內(nèi)向前最大漂移20m；第二個(gè)周期開始振幅迅速衰減，200s左右，縱漂運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后縱漂周期80s，平均振幅為3.5m?？v蕩運(yùn)動(dòng)方面，縱蕩波動(dòng)帶波動(dòng)周期4s，縱蕩振幅基本維持在穩(wěn)定值0.3m。平臺(tái)縱漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大縱漂速度達(dá)到0.5m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的縱漂速度為0.18m/s，縱蕩速度約為0.30m/s，調(diào)整后縱向最大運(yùn)動(dòng)速度0.48m/s。

(5)75°波浪入射角工況。平臺(tái)縱向水平運(yùn)動(dòng)包括縱漂和縱蕩兩種運(yùn)動(dòng)?？v漂運(yùn)動(dòng)方面，平臺(tái)首先向尾部漂移1.5m，隨后在第一個(gè)周期內(nèi)向前最大漂移23m；第二個(gè)周期開始振幅迅速衰減，200s左右，縱漂運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后縱漂周期80s，平均振幅為1.7m?？v蕩運(yùn)動(dòng)方面，縱蕩波動(dòng)帶波動(dòng)周期4s，縱蕩振幅0.2m。平臺(tái)縱漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大縱漂速度達(dá)到0.58m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的縱漂速度為0.09m/s，縱蕩速度約為0.20m/s，調(diào)整后縱向最大運(yùn)動(dòng)速度0.29m/s。

(6)90°波浪入射角工況。平臺(tái)縱向水平運(yùn)動(dòng)包括縱漂和縱蕩兩種運(yùn)動(dòng)?？v漂運(yùn)動(dòng)方面，平臺(tái)首先向尾部漂移1.5m，隨后向前最大漂移值達(dá)25m；第二個(gè)周期開始振幅迅速衰減，200s左右，縱漂運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定后縱漂周期80s，平均振幅為2.4m。縱蕩運(yùn)動(dòng)方面，縱蕩波動(dòng)帶波動(dòng)周期4s，縱蕩振幅0.15m。平臺(tái)縱漂運(yùn)動(dòng)在0～100s最為劇烈，最大縱漂速度達(dá)到0.37m/s；調(diào)整穩(wěn)定后，平臺(tái)的縱漂速度為0.12m/s，縱蕩速度約為0.15m/s，調(diào)整后縱向最大運(yùn)動(dòng)速度0.27m/s。

3 水平運(yùn)動(dòng)響應(yīng)綜合分析

根據(jù)上文仿真結(jié)果可知，在分析不同工況下水平運(yùn)動(dòng)響應(yīng)時(shí)，主要考慮4個(gè)方面的參數(shù)：橫漂、縱漂運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定的時(shí)間，橫漂、縱漂最大漂移量，調(diào)整穩(wěn)定后各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的振幅，水平運(yùn)動(dòng)最大速度。

(1)橫漂達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間，15°～60°入射角時(shí)均為200s，75°為160s，90°為100s?？v漂達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間，15°～90°入射角均為200s?？梢?，中小角度入射角變化對(duì)橫漂穩(wěn)定時(shí)間影響不大，大角度入射則會(huì)顯著縮短橫漂穩(wěn)定時(shí)間；而波浪入射角度的變化對(duì)于縱漂運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間沒有明顯影響，都是在第3個(gè)周期時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。

(2)橫、縱漂最大漂移量與入射角度的關(guān)系如圖4所示，橫漂與縱漂的最大偏移量均隨著波浪入射角度的增大而增大，橫漂(黑線)的漂移量整體要大于縱漂(紅線)的偏移量，原因是由于系泊鋼纜對(duì)縱向運(yùn)動(dòng)的限制大于對(duì)橫向運(yùn)動(dòng)的限制。

圖4 最大漂移量與入射角關(guān)系

(3)橫漂、縱漂、橫蕩、縱蕩運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后的振幅與入射角的關(guān)系如圖5所示。平臺(tái)運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定后，橫漂與縱漂運(yùn)動(dòng)的振幅均隨著入射角度增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，橫、縱漂振幅在30°～45°之間達(dá)到最大值。橫蕩振幅呈現(xiàn)由小變大而后趨于穩(wěn)定值的變化特點(diǎn)，而縱蕩振幅則呈現(xiàn)由小變大并逐漸趨于穩(wěn)定的特性。

圖5 振幅與入射角關(guān)系

(4)平臺(tái)調(diào)整(0～100s)過程中，對(duì)于各種入射角工況，橫漂運(yùn)動(dòng)最大速度出現(xiàn)在60°入射角時(shí)，大小為0.46m/s，縱漂運(yùn)動(dòng)最大速度出現(xiàn)在75°入射角時(shí)，大小為0.58m/s。平臺(tái)調(diào)整穩(wěn)定后，對(duì)于各種入射角工況，橫向運(yùn)動(dòng)最大速度出現(xiàn)在75°入射角時(shí)，大小為0.69m/s，縱向運(yùn)動(dòng)最大速度出現(xiàn)在30°入射角時(shí)為0.68m/s。由于平臺(tái)橫向尺寸(型寬)為8m，縱向尺寸(型長(zhǎng))為18m，則平臺(tái)橫向最大速度相對(duì)于型寬的比值為0.086，縱向最大速度相對(duì)于型長(zhǎng)比值為0.038，總體比值都小于0.1，平臺(tái)的橫向速度與縱向速度相對(duì)于平臺(tái)尺寸均較為緩慢，這種緩慢的水平運(yùn)動(dòng)對(duì)平臺(tái)不構(gòu)成危害。因此，平臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性符合要求，且縱向的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性要高于橫向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

給定錨鏈預(yù)張力和額定波況條件下，采用單點(diǎn)浮筒系泊的楔形平臺(tái)能夠隨波浪方向自行調(diào)整工作位置至最佳迎浪方向，平臺(tái)調(diào)整過程中，除了隨波浪周期做橫蕩、縱蕩運(yùn)動(dòng)外，還伴隨振幅較大的橫漂、縱漂運(yùn)動(dòng)。

平臺(tái)橫向調(diào)整所需時(shí)間在中小波浪入射角時(shí)大約為200s，在大角度入射時(shí)縮短至100s；而縱向調(diào)整所需時(shí)間則穩(wěn)定在200s左右。波浪入射角30°～60°時(shí)，橫漂、縱漂的振幅均達(dá)到最大值，平均運(yùn)動(dòng)速度亦達(dá)到最大值，平臺(tái)漂移量大，此類工況最為考驗(yàn)系泊系統(tǒng)的系泊能力，為平臺(tái)運(yùn)行的危險(xiǎn)工況。根據(jù)仿真結(jié)果，系泊系統(tǒng)有效限制了平臺(tái)更大幅度的漂移運(yùn)動(dòng)，即使在

危險(xiǎn)入射角度下，平臺(tái)也能平穩(wěn)運(yùn)行，沒有發(fā)生斷鏈?zhǔn)鹿?，表明該單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的安全性符合要求。

從“集大1號(hào)”實(shí)船在長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)來看，平臺(tái)上的裝置和設(shè)備未因水平運(yùn)動(dòng)過于劇烈而發(fā)生破壞或故障的現(xiàn)象，人站在平臺(tái)上也不會(huì)因平臺(tái)水平位移而感到不適，表明平臺(tái)水平運(yùn)動(dòng)對(duì)于工作人員和設(shè)備危害性不大，水平運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性是符合要求的。因此，系泊系統(tǒng)與平臺(tái)的配合較好，使得平臺(tái)的水平運(yùn)動(dòng)性能良好，發(fā)電裝置的工作性能與安全得到可靠保障。