Экспериментальное определение усилий в якорных связях плавучего объекта при воздействии волн цунами

Авторы: Н.Д. Беляев, В.В. Лебедев, И.С. Нуднер, К.К. Семенов, Д.И. Щемелинин

В работе представлены результаты опытов по физическому моделированию взаимодействия длинных волн типа цунами с плавучим хранилищем газа. Предполагается, что при транспортировке сжиженного природного газа в страны Азии такие хранилища будут размещаться в бухтах Тихого океана. Указанный регион цунами опасен, поэтому решение задачи определения усилий в системе удержания плавучего хранилища газа от возможных волн цунами в месте базирования объектов хранения является весьма актуальным. Рассматривается влияние отдельной волны, распространяющейся под действием силы тяжести, на плавучий объект, расположенный в точке с глубиной моря меньшей, чем длина этой волны. Произведена оценка усилий в якорных связях с подвесными массивами и устройствами, моделирующими гравитационные якоря при волновом воздействии. Выполнен анализ полученных результатов. Сделаны выводы о характере изменения усилий в зависимости от ориентации плавучего объекта относительно направления воздействия волны цунами и местоположения якорной связи.

Ключевые слова: волна цунами, якорные связи, усилия, моделирование, плавучее хранилище газа.

УДК 551.466.62

Об авторах:

Н.Д. Беляев, канд. техн. наук, доцент, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», Санкт-Петербург

В.В. Лебедев, канд. техн. наук, 26 Центральный научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург

И.С. Нуднер, д-р техн. наук, профессор, ФГБОУ ВО «Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова», Санкт-Петербург

К.К. Семенов, канд. техн. наук, доцент, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», Санкт-Петербург

Д.И. Щемелинин, 26 Центральный научно-исследовательский институт, Санкт-Петербург

Страницы: 128-142

Список литературы

1. Merkulov V.I. Analysis of Russian Arctic LNG projects and their development prospects. 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 940 012114.
2. Didenko N.I., Cherenkov V.I. Economic and geopolitical aspects of developing the Northern Sea Route. 2018 IOP Conf. Ser.: Earth and Environmental Science 180 012012.
3. Кульмач П.П., Филиппенок В.З. Воздействие цунами на морские гидротехнические сооружения. М.: Транспорт, 1984. 303 с.
4. Nistor I., Palermo D., Nouri Y., Saatcioglu M. Tsunami-Induced Forces on Structures. In book: Handbook of Coastal and Ocean Engineering, 2009. DOI: 10.1142/9789812819307_0011. Pp. 261 — 286.
5. Belyaev N.D., Lebedev V.V., Nudner I.S., Mishina A.V., Semenov K.K., Schemelinin D.I. Experimental study of tsunami-type waves impact on soil at foundations of offshore gravity platforms. Magazine of Civil Engineering, No 6(50), 2014. Pp. 4–12. doi: 10.5862/MCE.50.1.
6. Tomiczek T., Prasetyo A., Mori N., Yasuda T., Kennedy A.B., 2016. Physical modelling of tsunami onshore propagation, peak pressures, and shielding effects in an urban building array. Coastal Engineering, Vol. 117, pp. 97–112, https://doi.org/10.1016/j.coastaleng. 2016.07.003.
7. Veldman A.E.P., Luppes R., Bunnik T., Huijsmans R.H.M., Duz B., Iwanowski B., Wemmenhove R., Borsboom M.J.A., Wellens P.R., van der Heiden H.J.L., van der Plas P. Extreme wave impact on offshore platforms and coastal constructions. Proceedings of the International Conference on offshore mechanics and Arctic engineering, Rotterdam, The Netherlands, 2011, pp. 365 — 376, https://doi.org/10.1115/OMAE2011-49488.
8. Gusev O.I., Khakimzyanov G.S., Chubarov L.B. Numerical investigation of the wave force on a partially immersed rectangular structure: Long waves over a flat bottom. Ocean Engineering. Volume 221, 1 February 2021, 108540. https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2020.108540.
9. Kubo M., Cho I.-S., Shigeki S., Kobayashi E., Koshimura S. The influence of tsunamis on moored ships and ports. Journal of Navigation and Port Research, 2005. Vol. 29, No. 4, pp. 319 — 325, https://doi.org/10.5394/KINPR.2005.29.4.319.
10. Teslyaruk I., Bolshev A. Optimization of the holding system of floating marine objects on the basis of numerical modeling of their behavior. Proceedings of the 3rd International Conference on Optimization and Analysis of Structures. 2015, pp. 117 — 122.
11. Elistratov V.V., Bolshev A.S., Frolov S.A. and Panfilov A.A. The development of conceptual options to the construction of ice-resistant floating wind power plants. — Polar Mechanics 2018, IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 193, 012022, 2018, doi:10.1088/1755-1315/193/1/012022.
12. Бабчик Д.В., Беляев Н.Д., Лебедев В.В., Нуднер И.С., Семенов К.К., Щемелинин Д.И., Экспериментальная оценка нагрузок на плавучий объект от прямого воздействия волн цунами. Гидротехническое строительство, 2022, № 8, с. 15 — 21, https://doi.org/10.34831/ EP.2022.99.38.002.
13. Беляев Н.Д., Лебедев В.В., Нуднер И.С., Семенов К.К., Щемелинин Д.И. Методика расчета экстремальных нагрузок на плавучий объект от прямого воздействия волн цунами на основе экспериментальных исследований. Гидротехническое строительство, № 3, 2022, с. 46 — 50. DOI: 10.34831/EP.2022.31.74.007.
14. Лаппо Д.Д., Жуковец А.М., Мищенко С.С. Условия автомодельности в исследованиях волнового движения жидкости. — Л.: Энергия, Известия ВНИИГ, Сб. науч. трудов, т. 132, 1979.
15. Беляев Н.Д., Лебедев В.В., Мишина А.В., Нуднер И.С., Семенов К.К., Щемелинин Д.И. Воздействие волн цунами на откосные берегоукрепительные сооружения с защитным слоем гексабитов. Полярная механика, № 3, 2016, с. 1038 — 1049.
16. Беляев Н.Д., Лебедев В.В., Алексеева А.В., Нуднер И.С., Семенов К.К., Щемелинин Д.И. Исследования изменений структуры грунта при воздействии волн цунами на гидротехнические сооружения. Фундаментальная прикладная гидрофизика. Том 10, № 4, 2017, с. 44 — 52.

Ссылка для цитирования: Н.Д. Беляев, В.В. Лебедев, И.С. Нуднер, К.К. Семенов, Д.И. Щемелинин. Экспериментальное определение усилий в якорных связях плавучего объекта при воздействии волн цунами // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. - 2023. - №70/71. - С. 128-142.