CONSTELLATION

找到吊装真正可用的天气窗口。

CONSTELLATION 是我们自主开发的时域吊装模拟器,可依据 DNV-RP-N103 对从甲板到海床的整个作业进行建模,并筛选所有海况。您将获得作业窗口(Hs×Tp)、主导限制条件,以及升沉补偿器带来的收益,均在动员前明确。

依据 DNV-RP-N103 筛选 · 采用 ND-DS 基础
建模预测,未经认证

基于第一性原理的耦合模型

CONSTELLATION 从第一性原理出发,求解整个作业过程:将负载运动方程与真实气体气弹簧热力学、Morison 水动力学,以及依据 DNV-RP-N103 的浪溅区和着底动力放大计算基础相结合,并采用我们的 ND-DS 建模基础。它把吊机、船舶、索具、升沉补偿器和负载构成的完整载荷路径作为一个耦合时域模型求解。

  • 将完整载荷路径作为一个模型求解,而非采用静态系数
  • Hs×Tp 逐项筛选各道门槛,得到的是窗口,而非单一数值
  • 明确主导限制条件及其裕度
  • 快速的前期工程评估,发布前按项目基础确认
建模预测,未经认证 · DNV-RP-N103 / ND-DS
甲板→海床
一次连续耦合模拟
Hs × Tp
筛选所有海况
5
逐个海况检查验收门槛
RP-N103
DNV 筛选基础 + ND-DS
如何确认模型准确性

按作业场景逐项对照独立求解器

CONSTELLATION 在相同工况下与 OrcaFlex(一款独立的行业标准海洋动力学求解器)进行代码对代码验证,而非自我对照。

CONSTELLATION 与 OrcaFlex 的验证:按吊装工况比较一致性。
进入浪溅区9 项物理定律中,9 项均已对照参考求解器验证
通过共振区所有力及受迫响应行程的偏差均在 0.2 % 以内
桩体失控下沉制动吊机峰值偏差在 0.25 % 以内,行程偏差在 0.5 % 以内
依据DNV-RP-N103 · DNV-ST-N001 · ND-DS 标准

其他吊装工况完成验证后,也将逐项加入此列表。

筛选结果仍是工程预测,并非认证分析,但在已公布的工况中,其物理模型已证实与独立求解器吻合。

由 CONSTELLATION 建模 · 代表性示例

筛选得出的作业窗口

逐个海况、逐项门槛进行筛选。以下是 ~190 t 水下结构从甲板至海床的代表性安装工况,使用 ANTARES 250 t 自适应被动升沉补偿器,迎浪作业。

浪溅区 DAF ≤ 2.0 吊索松弛次数 = 0 着底 DAF ≤ 2.5 着底速度 ≤ 0.5 m/s 行程 ≤ 90%
可作业性:海况 Hs × Tp可作业区域
4.03.53.02.52.01.51.00.54567891011Hs (m)谱峰周期 Tp (s)4.03.53.02.52.01.51.00.54567891011Hs (m)谱峰周期 Tp (s)
可作业:浅色裕度较大,深色接近限值不可作业波陡过高,不会出现DNV-RP-C205 波陡限制设计海况,Hs 2.0 m,Tp 8 s

在设计周期下,可作业区域延伸至 Hs 2.5 m(Tp 8 s),圈出的单元格为建模海况(Hs 2.0 m)。虚线后方的空白单元格超过 DNV-RP-C205 允许的波陡,此类海况不会出现。

Hs 2.5 m
可作业上限:设计周期、迎浪条件下。升沉补偿器使索具在穿越浪溅区时保持张紧,并减轻海床着底冲击。
~85%
在这一代表性海况气候统计中,可作业季节占比。
0.53×
浪溅区冲击载荷与 DNV 门槛之比:索具始终保持张紧。
可作业 Hs 截止值随 Tp
波陡过高46810Tp (s)1234Hs (m)

实线表示建模得出的边界,虚线表示 DNV-RP-C205 波陡限制。短周期高浪不会出现,因此海况本身限制了短周期一侧;朝长周期涌浪方向,窗口再次收窄。

代表性作业窗口示例的计算依据。
标准DNV-RP-N103 · ND-DS-10
负载~190 t 水下结构
升沉补偿器ANTARES 250 t 自适应被动型
浪向迎浪
海况气候统计代表性冬季
主导限制条件陡浪中的浪溅区门槛;涌浪一侧的行程限制

CONSTELLATION 的结果是根据提供的海洋气象资料,依据 DNV-RP-N103 和我们的 ND-DS 基础筛选得出的工程预测,并非认证分析。发布前,作业窗口须结合项目海洋气象资料和签约船舶确认。

模拟内容

从甲板到海床的一次连续模拟

从甲板到海床进行一次连续模拟,而非静态校核。负载出舷并没入水中时,升沉补偿器按作业阶段切换气体工作模式。

阶段 1:甲板上:负载已连接索具并吊离甲板,升沉补偿器锁定1 · 甲板上

完成索具连接并起吊离开甲板;升沉补偿器处于锁定状态。

阶段 2:浪溅区:负载穿过波浪区,检查砰击和冲击载荷2 · 浪溅区

出舷穿过波浪区:检查入水砰击和冲击载荷。

阶段 3:下放:负载在水中下放,阻力和附加质量作用增大3 · 下放

在水中下放并穿过升沉共振频带;阻力和附加质量作用增大。

阶段 4:海床着底:负载缓慢下放至海床土体4 · 海床着底

缓慢下放,平稳接触海床土体。

验收标准

检查的门槛

每个筛选海况必须满足全部验收门槛,才计为可作业。

CONSTELLATION 筛选验收门槛。
穿越浪溅区 DAF≤ 2.0DNV-RP-N103
吊索松弛事件= 0DNV-RP-N103
着底 DAF≤ 2.5ND-DS-10
着底速度≤ 0.5 m/sND-DS-10
行程利用率≤ 90 %ND-DS-10

所示验收限值是 CONSTELLATION 的默认筛选值,与 DNV-RP-N103 惯例及我们的 ND-DS 基础一致,并非项目专属的认证限值。实际实施时,我们依据项目自己的 DNV 基础进行筛选。

2.5 m
设计周期下的可作业 Hs :筛选通过的窗口。
0.11 m/s
建模得出的海床着底速度,远低于 0.5 m/s 门槛。
保持张紧
穿越浪溅区时吊索始终受力:升沉补偿器以行程吸收波浪力。
模拟输出 · 每个工况均进行有无补偿两种模拟

两种方式都模拟:有补偿、无补偿及其限值

筛选需要对照模拟,而不只是一段视频:同一作业分别在有、无升沉补偿器的条件下求解,并与主导限制条件比较。以下数字是下方视频所依据的结果,每个数值均来自所述工况的模拟。

CYGNUS · 风暴系泊

系腱张力峰值:同一场风暴,两种配置

无补偿系腱2,687 t · 144% SWL配 CYGNUS 1500 t / 8 m983 t · 53% SWL系腱 SWL 1,866 t无补偿系腱2,687 t · 144% SWL配 CYGNUS 1500 t / 8 m983 t · 53% SWL系腱 SWL 1,866 t
冲击事件 43 → 0使用行程 7.30 / 8 m:未触及限位

TLP 系腱预张力 · 一次风暴模拟,Hs 4.0 m / Tp 12 s · 所有峰值均在 SWL 以内

POLARIS · 桩体失控下沉

吊钩载荷:1,500 t 桩和打桩锤以 5.0 m/s 下沉

刚性连接,无缓冲器37.7 MN · DAF 2.28配 POLARIS 2,000 t / 6 m23.6 MN · DAF 1.43刚性连接,无缓冲器37.7 MN · DAF 2.28配 POLARIS 2,000 t / 6 m23.6 MN · DAF 1.43
下方的力保持在 18 MN 平台在 5.0 m 行程内完成制动,总行程为 6.0 m

在行程内制止穿透失稳 · 刚性连接数据来自匹配的模拟

CYGNUS · 锚回收

缆绳载荷峰值:从坚硬黏土中拔出吸力筒

无补偿钢缆≈2× 吊机 SWL配 CYGNUS 700 t / 5 m566 t · 87% SWL吊机 SWL 650 t无补偿钢缆≈2× 吊机 SWL配 CYGNUS 700 t / 5 m566 t · 87% SWL吊机 SWL 650 t
负载运动平稳度提高 3.7×:RMS 0.21 对比 0.80以低于 0.1 m/s 的速度平稳拔出

直径 Ø6 m 吸力筒,水深 120 m · 一个设计海况,Hs 2.5 m / Tp 8 s · 从黏土中拔出

ANTARES · 快速起吊

最小甲板净空:从升沉的驳船上起吊

常规吊机碰撞甲板 · 7 次冲击配 ANTARES 快速起吊2.53 m · 首次即脱离标准 ≥ 0.30 m常规吊机碰撞甲板 · 7 次冲击配 ANTARES 快速起吊2.53 m · 首次即脱离标准 ≥ 0.30 m
再次接触次数 0DAF 1.17行程 87%

自补给驳船起吊 250 t 模块,使用自升式平台吊机 · 同一海况,Hs 3.5 m / Tp 7.5 s

ANTARES · 甲板至海床

每项门槛均留有裕度:一次连续模拟

着底 DAF 1.00:门槛 ≤ 2.5门槛值的 40%着底速度 0.11 m/s:门槛 ≤ 0.5门槛值的 22%行程 67%:门槛 ≤ 90%门槛值的 74%门槛限值 = 100%着底 DAF 1.00:门槛 ≤ 2.5门槛值的 40%着底速度 0.11 m/s:门槛 ≤ 0.5门槛值的 22%行程 67%:门槛 ≤ 90%门槛值的 74%门槛限值 = 100%
冲击载荷比 0.08符合标准

150 t 水下管汇下放至 150 m · Hs 3.0 m / Tp 8.0 s · 视频完整展示此工况

RIGEL · 穿越浪溅区

吊索松弛校核:DNV-RP-N103 §4.4.3.3

Fhyd / Fstatic 配 RIGEL0.36 · 无松弛松弛判据 0.90Fhyd / Fstatic 配 RIGEL0.36 · 无松弛松弛判据 0.90
负载 DAF 为 1.15 至 1.91,覆盖 8 次波浪模拟吊索组张力保持在 146–377 kN

GRP 罩穿过波浪区 · 每个筛选单元格均须满足的浪溅区门槛

代表性工况由 CONSTELLATION 建模,并按 DNV-RP-N103 惯例和 ND-DS 基础筛选,结果属于工程预测,并非认证分析。POLARIS 刚性连接及 CYGNUS 无补偿钢缆数据,是同一次模拟的反事实基准。

应用视频 · 完整系列

了解 CONSTELLATION 的实际应用

每段视频均为 CONSTELLATION 对实际吊装工况的模拟,采用我们筛选您作业时使用的同一套基于第一性原理的耦合模型。观看升沉补偿器如何在海况作用下保持缆绳张力。

RIGEL:穿越浪溅区

用于起吊 GRP 罩的被动升沉补偿。

ANTARES:从甲板到海床

用于水下吊装的自适应被动升沉补偿。

ANTARES:快速起吊

从升沉的补给驳船上起吊:首次即脱离甲板。

CYGNUS:锚回收

从坚硬黏土中拔出吸力筒,载荷保持在 SWL 以内。

CYGNUS:风暴系泊

每个波浪周期都保持在 SWL 以内:TLP 系腱预张力缆绳穿越风暴天气窗口。

CYGNUS:机舱着陆与保持

着陆只是较容易的一步:CYGNUS 在沉降、升沉及螺栓紧固保持阶段,使组件持续接触。

ANTARES:通过共振区

受控通过共振区:充水吸力桩下放至超过 1,300 m。

ANTARES:无隔水管连续油管作业

张力窗口、卡管超拉力及管柱断裂制动:在相同波浪下刚性悬挂时,管柱在十五秒后断裂。

筛选您的作业

提交您的吊装工况。

请提供结构物、船舶和场地信息,我们将模拟吊装作业,并返回作业窗口、主导限制条件和建议的升沉补偿器配置。

  • 适用于您场地的作业窗口(Hs×Tp)
  • 主导限制条件:实际限制作业的因素
  • 建议的升沉补偿器配置

post@nodynamics.com · +47 9664 7886
依据 DNV-RP-N103 筛选 · 建模预测,未经认证

CONSTELLATION 的结果是根据提供的海洋气象资料,依据 DNV-RP-N103 和我们的 ND-DS 基础筛选得出的工程预测,并非认证分析。发布前,作业窗口须结合项目海洋气象资料和签约船舶确认。

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