ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УКЛАДКИ РАСТЯЖИМОГО КАБЕЛЯ НА ДНО МОРЯ С ДВИЖУЩЕГОСЯ СУДНА С УЧЕТОМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ
| Jazyk: | ruština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: |
mooring
iterative newton’s method forward Euler method cable laying итерационный метод Ньютона укладка кабеля швартование towing numerical simulation задача Рауса-Аппеля буксировка механика нити Routh-Appel problem hydrodynamic resistance forces явный метод Эйлера гидродинамические силы сопротивления string mechanics численное моделирование |
| DOI: | 10.25808/24094609.2019.27.1.002 |
| Popis: | Статья посвящена численному моделированию укладки кабеля на дно моря в постановке задачи, известной как задача Рауса-Аппеля. Целью работы является определение формы и натяжения кабеля при его укладке под водой на постоянную глубину. Рассматривается установившееся движение кабеля при его сматывании с катушки, установленной на движущемся с постоянной скоростью судне. В качестве модели кабеля рассматривается математическая модель абсолютно гибкой растяжимой однородной нити. Основными задачами работы являются: вывод дифференциальных уравнений установившегося движения кабеля с учетом влияния растяжимости на погонный вес и гидродинамических сил сопротивления воды; разработка численной модели укладки кабеля и выполнение серии расчетов по определению формы провисающей части кабеля и его натяжения при различных параметрах укладки кабеля. Результаты моделирования представлены в безразмерном виде для удобства использования результатов при анализе различных глубин укладки кабеля. Проведена верификация разработанной модели на примере нерастяжимого кабеля. Результаты хорошо совпадают с аналитическим решением Меркина. Проанализировано влияние скорости движения судна и параметров кабеля на исследуемые характеристики. Рассмотрено влияние подводного течения вблизи газового месторождения Ормен Ланге. Представленную модель и результаты моделирования укладки кабеля можно использовать для инженерной оценки прочности кабеля в рамках рассмотренной постановки задачи и принятых допущений. This article studies the numerical simulation of a cable laying on the seabed in the problem statement, known as Routh-Appel problem. The aim of the research is the definition of the shape and tension of a cable being laid undersea at the constant depth. In this article steady motion of the cable laying during reeling from spool mounted on the vessel, moving with the constant speed, was analyzed. As the cable model, the mathematical model of a flexible tensile homogeneous string is used. The study includes the following main stages: definition of the differential equations of the steady cable motion with the account of elongation influence on the weight per unit length and hydrodynamic water resistance forces; development of the numerical cable laying model and performing several estimations of cable shape and tension with different parameters of cable laying. Simulation results are presented in dimensionless form for their convenient usage during the various depths cable laying analysis. The results of the developed numerical model of cable laying with inextensible properties have good agreement with numerical solution obtained for inextensible cable and Merkin’s analytical solution. The influence of the vessel speed and the properties for various cables on the investigated characteristics was also considered. At the end of paper the influence of undercurrent near natural gas field Ormen Lange was shown. The presented results of the numerical simulation of the cable laying can be used for engineering estimation of cables strength in the frames of the considered problem statement and applied assumptions. №27(1) (2019) |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|