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水下回收

明确脱离力,核实释放过程。

作者 Norwegian Dynamics 工程团队 2026年3月 · 审校于2026年8月 · 7分钟阅读

释放时载荷工况发生变化

评估提拉过程及其后续影响。

海床阻力会叠加到回收载荷上。阻力释放会改变吊机、钢缆、补偿器和负载的耦合响应。评估需跟踪该瞬态过程直至初始上升阶段。

01 / 回收状态

释放前

确定水下重量和海床阻力依据、初始张力以及补偿器位置。

02 / 回收状态

释放过程中

评估假定的阻力变化及由此产生的张力、行程和负载运动。

03 / 回收状态

脱离海床后

结合适用的水下负载、运动响应和间隙准则,继续评估上升工况。

基于原始设备示意图的概念状态图。该图并不规定索具布置、释放时间、力或行程设定值。

四项核查 / 一个耦合响应

可用行程只是其中一项核查,并非全部答案。

01 / 最大张力

核实载荷峰值。

针对既定的脱离和释放工况,核查吊机、钢缆、索具、吊点和被回收资产。

02 / 最小张力

评估松弛和重新张紧。

跟踪释放过程中的最小张力。若预测会出现松弛,应评估后续的重新张紧及可能产生的冲击载荷。

03 / 可用行程

使行程保持在限值范围内。

在指定设备配置下,核查起始位置、瞬态行程和可用余量。

04 / 初始上升

核查运动和间隙。

评估负载释放时的速度,以及相对海床或邻近结构物的运动。

海床阻力背景资料: TU Delft关于浅基础回收的实验研究。具体项目的土壤和资产证据仍是阻力模型的决定性依据。

跟踪回收过程穿越水体的全程

每个阶段都有各自的载荷工况。

脱离、上升和出水阶段对系统提出的要求各不相同。应针对整个评估序列对设备进行比选。

水下回收各阶段解析:负载的表现以及补偿器需要完成的工作。
阶段	负载的表现	补偿器的任务
张紧	提拉力逐渐增大,趋向评估所得的脱离条件。	核实张力变化、吊点载荷和起始行程位置。
脱离	海床阻力在释放过程中发生变化。	核查峰值/最小张力、可用行程和初始上升过程。
水柱段	由水下负载和水动力响应主导。	评估上升过程中的力-行程响应和阻尼。
浪溅区出水	浮力发生变化;出水载荷与船舶运动相互作用。	针对计划的回收作业,核实出水动力响应、张力和行程。

水下回收将不确定的现场实际状况与海床脱离、上升和出水动力学结合在一起。应先确定载荷和结构依据,再结合所选吊机、索具和补偿系统评估整个回收序列。

回收作业特有的挑战

虽然水下回收通常被视为水下吊装的简单逆过程,但有若干因素使其面临独特的挑战:

海床脱离 :土壤黏附力和剪切力、压差以及滞留物质都可能在水下重量之上增加阻力。应针对具体资产和土壤条件,明确适用的阻力和释放假设。
重量未知 :海洋生物附着、滞留水体、沉积物堆积或部件缺失,都可能使有效重量偏离原始安装时的数值。
结构不确定性 :经过多年的水下服役,设备状况可能已经劣化。吊点和结构构件可能因腐蚀或疲劳而强度降低。
释放瞬态 :海床阻力降低会改变力的平衡。应评估吊机、钢缆、补偿器和负载的响应,包括最小张力、可能出现的松弛及重新张紧。

升沉补偿在回收作业中如何提供帮助

补偿器可以改变系统对船舶运动和变化载荷的响应。是否需要补偿,以及采用何种配置合适,取决于对脱离、上升和出水工况的评估结果。

为脱离进行张紧 :评估绞车提拉过程中张力的变化和吊点载荷。补偿性能取决于所配置的系统和作业工况。
脱离响应 :补偿器可以改变释放响应。应核实整个瞬态过程中的峰值和最小张力、行程使用情况以及初始上升速度。
水柱段穿越 :评估上升过程中水下负载的响应和阻尼。任何设定的调整都必须与指定的配置和序列相匹配。
浪溅区出水 :评估出水力、变化的浮力以及相应的运动响应。应核实载荷和可用行程,而不能想当然地认为补偿器可以吸收所有瞬态。

回收作业中的自适应补偿

有效载荷在回收过程中不断变化:脱离前有海床阻力的贡献,释放后转为水下工况,出水阶段浮力又发生变化。应针对整个序列,将固定设定的被动配置与自适应或主动方案进行比较。

当其力-行程包络和阻尼适用于每个阶段时,基础型被动补偿器可覆盖整个作业序列。当各阶段的载荷状态差异较大时,ANTARES会在各阶段之间自动重新调节其气弹簧;张力、载荷和行程核查仍需在模型中按阶段分别进行。

对于要求最苛刻的回收作业,尤其是脱离力高度不确定的情况,主动控制可提供更高的灵活性:VEGA是ND正在研发中的电池供电主动系统,可在传感、控制带宽、力和行程的限制范围内跟踪其参考值。关于如何选择合适系统的指导,请参见升沉补偿器选型指南.

CONSTELLATION仿真呈现 · 回收示例

使用被动升沉补偿器进行锚具回收

一台CYGNUS被动升沉补偿器将一个Ø6 m吸力沉箱从120 m水深处回收。相同的装备、相同的海况,有补偿器与无补偿器进行对比:每一帧画面均基于实际的CONSTELLATION仿真渲染,画面上的数字也是仿真本身给出的结果。

案例: 坚实黏土中的Ø6 m × 10 m吸力沉箱 · 水深120 m · CYGNUS 700 t / 5 m被动升沉补偿器 · 650 t吊机,三线90 mm起重钢缆 · Hs 2.5 m / Tp 8.0 s · 峰值缆绳载荷566 t,为吊机安全工作载荷的87% · 负载运动平顺度约为裸钢缆基准的3.7倍 · 单一设计海况实现。

请将这些数据理解为针对既定案例和单一设计海况实现所匹配的仿真结果。它们并不构成针对其他资产、海床或船舶的限值。

水下回收:常见问题

为什么水下回收比安装更困难?

回收作业可能涉及海床阻力、不确定的现场实际重量、劣化的结构,以及上升和出水之前的释放瞬态。这些情况都需要针对实际回收序列进行评估。

什么是吸力脱离?

土壤与物体接触面之间的压差可能阻碍上提。土壤黏附力、剪切力等效应也可能产生影响。项目岩土工程和回收评估将确定阻力和释放假设。

升沉补偿器如何应对脱离过程?

它可以改变张力变化和释放响应。应针对所配置的系统核实最大和最小张力、可用行程以及初始上升运动。仅凭可用行程本身并不能保证钢缆始终保持张紧,也不能保证不会发生冲击载荷。

为什么回收作业需要自适应补偿?

应针对每种载荷状态对设备进行比选。若固定设定的被动装置的力-行程响应和阻尼能够满足整个序列的需求,则该装置是适用的。当不同阶段需要不同设定时,自适应调节可以提供帮助,但仍须符合设备限值和已评估的过渡工况。

该回收仿真展示了什么内容?

该影片展示的是一次CONSTELLATION仿真:CYGNUS 700 t / 5 m在Hs 2.5 m、Tp 8.0 s条件下,从120 m水深回收一个Ø6 m吸力沉箱。报告的峰值缆绳载荷为566 t,为所述吊机SWL的87%,负载运动平顺度据报告约为裸钢缆基准的3.7倍。这些均为既定模型和单一设计海况实现的结果,并非实测的现场结果,也不构成一般性能保证。