外转塔式系泊系统
转塔位于船体的外部，减少了对船体的必需的维修
允许在码头沿岸安装转塔，而内转塔式系泊系统只能在干坞中安装
外转塔式系泊系统限制了立管的数量 多用于浅水海域
塔式系泊系统
塔式系泊系统：油轮与塔之间通过一个永久性的叉型结构或系船索布置连接 其主要组成部分为： 1）塔：与海底相连的静态部分，其上部是与船体相连的转盘 2）系泊部分：叉型结构或系船索
锚泊定位系统设计要求
操作状况 最大张力 锚链或缆 下风松弛缆 最大位移，% 条件 球形接头的最 大偏角，（°） 4° 泥浆 正常钻井 准备停钻 停钻 风暴自存
<1/8断裂强 =1/3断裂强 度 度
2~8 连接 钻井泥浆 5~6 连接 <10 钻井泥浆
1/5~1/2断 裂强度
至少2跟松 弛 8~10 连接 10 水代替泥浆 ，必要时用 海水 停钻，准备 起隔水套管 ，等候好天 气
功能：定位系泊功能；液体输送及电力、光控传输功能
在特定的条件下可以实施现场解脱，以保证FPSO及人民财产的安全
单点系泊系统
浮筒式系泊系统 单点系泊系统 塔式系泊系统 转塔式系泊系统
右图所示为浮筒式锚泊系统，它 由浮筒、锚链、锚桩、转台、系 缆、筒下软管、输油旋转接头和 浮动软管等组成
浮筒式系泊装置
以及宽度超过0.25B的上层建筑和甲板室 hg --- 从夏季满载吃水线量起的船中干舷高度加上上层建筑及所有宽 度超过0.25B的甲板室高度
求得舾装数N后，可查规范中锚泊设备表，即可确定锚的数量、重量和锚链的 直径、长度
2.抓持力法
该法根据锚和锚链在海底的抓持力与作用在平台上的外力相平衡条件，确 定锚和锚链尺寸，其中作用在平台上的外力包括风力、波浪力和海流力
半潜式钻井平台的锚泊
1）半潜式平台的锚泊主要用于定位，但也要考虑拖航和就位时 需求 2）锚泊系统需要有足够大的回复力，以保证平台位于井口上方， 其漂移半径不能超过规定范围 3）在被迫停止钻井作业但隔水套管还没有拖开时，锚泊系统也 要将平台控制在规定的范围内 4）当平台遇到风暴时，隔水套管必须与海底防喷器脱开。这时 平台的漂移半径虽然可以增大，但是平台必须满足安全生存的锚 泊要求
3.1 临时锚泊设备计算
1.舾装数法
我国《海上移动式钻井船入级与建造规范》给出的舾装数公式：
N 2 3 2Bhg 0.1A
பைடு நூலகம்
（适用于确定临时系泊用的锚泊设备）
N --- 舾装数 ∆ --- 夏季满载吃水线的型排水量 B --- 型宽 A --- 侧面面积，包括夏季满载吃水线以上规范所指长度以内的船体，
抓力锚
钻井平台常用大抓力锚 抓力锚的特点： 只有当拉力为水平方向时才能保证 锚的抓力 若拉力具有垂向分力，抓力减小， 锚爪就会被拉出土 锚泊时需使锚链的下端与海底相切
深水中，如果仍要求锚链下端与海底相切来保证锚的抓力， 所需的锚链很长 目前研究出现能承受垂向分力的锚，如采用水泥重块或锚桩 当遇到岩性海底无法打桩时，可采用钻孔灌注锚桩 需做现场试验来确定锚的真正抓力
2.3 FPSO浮式生产系统的锚泊
FPSO浮式生产系统常采用单点系泊系统锚泊 单点系泊系统：在海上将船只（油轮）系泊于一点，使船与海底管线间 通过立管连接，完成海上石油装卸作业的终端装置
单点系泊装置
单点系泊系统
特点：允许船只绕系泊点自由转动，可有效减少风浪流的作用力，系泊线的尺 度也相应地减小 优点：操作方便、安全、可操作率高 缺点：制造成本高，技术复杂
2.2 锚泊系统布置型式
定位锚泊系统需要将锚链拉呈辐射状布置，以承受不同方向的风浪
一般矩形平台锚链多为8根，三角平台锚链多为9根，五角形平台锚链多为10根
临时系泊用的锚泊系统一般设于平台首部。系泊时把平台首部拉 住，能始终保证平台首部迎着风浪。此时平台受力状态好，稳性 好，不容易翻沉 定位锚泊系统与临时系泊的锚泊系统的区别： 1）布置型式不同 2）定位锚泊系统在使用中需加预张力，可使系统的回复力大， 增强平台抵抗偏移的能力；而系泊用锚泊系统对漂移没有严格要 求，不用对锚链施加预张力
同样的断裂强度，缆重仅为链重的1/4~1/5,故深水锚泊时应选用锚缆， 或采用锚链和锚缆组合锚泊系统
全链与全缆的锚泊系统比较
系泊方式 收放锚链设备 操作 船型 移动性 可靠性 全缆 大型绞车 中型 良好 可行 全链 大型起链机 中型 良好 可行
对平台的影响
性能 工作时 风暴时 浅水时 存在问题 深水时 大外力时
标效应”效果受转塔位置的制约
一般可分为永久式和可解脱式内转塔系泊系统
内转塔系泊系统包括永久式内转塔系泊系统、可解脱式内转塔系泊系统 永久式内转塔系泊系统能够保证采油的连续性，使FPSO在作业年限内的任何 工况下都能正常工作，绝大多数工况下具有最大的系泊和油气传输能力
可解脱式内转塔系泊系统
可解脱式内转塔系泊系统具有快速的解脱和回接功能，在极端恶劣条 件下可以迅速解脱以规避各种危险海况，更适合于恶劣环境、季节性 飓风区和冰区
自升式钻井平台的锚泊
1）插桩前控制运动的锚泊定位 为确保安全，在自升式平台插桩、升平台前，需要锚泊定位 2）锚泊后的位置调整 当自升式平台完成插桩前的锚泊定位后，平台有可能不处于事先 预定的井位上，需用通过收、放锚缆进行调整，直至平台移到预 定井位后，再放下桩腿，进行升船 3）拖航过程中发生故障要求锚泊 自升式平台在拖航过程中如果遇到大风浪、托缆断裂、拖轮发生 故障或平台所受到的外力大于拖轮托力无法再前进时，平台将失 去控制，很危险。此时需用大抓力首锚抛入海底，将平台临时锚 泊住，等故障排除或大风过后再拖
链的破坏形式：塑性破断、脆性断裂（主要破坏形式）、疲劳断裂，应力腐蚀
（a）无挡链环
（b）有挡链环
锚缆（anchor cable）
锚缆一般由若干根钢丝先拧成股，再由若干股拧成缆 常见的钢缆结构形式：六股式、螺旋股式、多股式（multi strand）。 螺旋股式结构具有较强的纵向刚度和扭转平衡，旋转损耗低，对于深水系 泊系统，常采用此种结构 缆易被擦伤，易出现扭结，易被海水腐蚀和疲劳破坏。钢缆破坏的主要原 因是腐蚀，常采用镀锌和润滑并配合阳极保护的方法来防止腐蚀的发生。 对于螺旋股式钢缆，还通常采用高密度的聚乙烯外壳来防止海水腐蚀钢缆
第十章 锚泊系统
（Mooring System）
授课内容
1 锚和锚链
2
3
锚泊系统的种类与布置型式
锚泊设备计算与要求
4
锚系设计
5 3
锚泊系统定位分析 管节点的强度分析
概述
锚泊系统的可靠性对海上移动式平台尤为重要，是其重要组成部分
锚 锚缆 锚链
锚泊系统
锚机 其他设备 锚架
锚浮标
1 锚和锚链
1.1 锚（anchor） 1.2 锚链（anchor chain）
4.吸力锚：类似于桩锚，但中空的钢管直径要大的多。通过安于钢管顶 部的人工泵使管内外出现压力差。当管内压力小于管外，钢管即被吸入 海底，然后将泵撤走。吸力锚主要靠管侧与土壤的摩擦力来抵抗外力， 能承受水平力和垂向力
5.垂向荷载锚：与传统的嵌入式锚一样，而且深入的更深。可以承受水 平力和垂向力。它是最新发展的一种锚
1/2断裂强 度或走锚
至少2跟松 弛 无限制 不连接 除锚泊系统 外，完全无 作业，平台 不加控制
操作
钻井
钻井，同时 做停钻准备
4 锚系设计
4.1 4.2 4.3
锚链的状态 锚链的悬链线方程 锚链计算
概述
锚链和锚缆都只能受拉；而且各锚索的受力一般来说不是 汇交力系 锚系设计包括： 1）计算每个抛锚点与平台之间的距离 2）确定锚链或锚缆长度
置放时的重心高
水平位移小 能量吸收差，容易走锚 容易走锚 锚的长度受到限制 缆长度大，容易走锚
起锚时重量大
水平移动较大 能量吸收较大 不易走锚 重量加大 比较稳定
2 锚泊系统的种类与布置型式
2.1 移动式平台的锚泊系统 2.2 锚泊系统布置型式 2.3 FPSO浮式生产系统的锚泊
2.1 移动式平台的锚泊系统
3）生产传输系统：液体通过海底终端系统传输于立管（连接于塔），然后通过
转台传给软管，最后到达FPSO。塔上有足够的甲板空间以提供管汇系统、辅助 设备等 该系泊系统适用于中浅水域，可以布置较多的立管系统，施工安装容易，成本 较低，适合于改装的油轮
3 锚泊设备计算与要求
3.1
临时锚泊设备计算
3.2 移动式平台对锚泊定位系统的设计要求
动力定位系统的主要组成部分
动力操纵系统：提供定位所需要的所有动力
推进器系统：控制浮体在水平、纵向及扭转的力，使浮体保持在指定位置
位置测量系统：随时将浮体的具体位置提供给控制系统 动态定位控制系统：控制浮体在具体的位置和方向，以抵抗外界环境荷载 优点：适于恶劣海况的区域，浅水和深水系统都能适用 运行成本不由水深决定 定位的相对精度随水深而提高，能够快速系泊与解脱 可以安装较多的立管系统 缺点：资金和燃料的耗费都很高，系统复杂，比锚链或钢缆系泊更易失败
塔式系泊系统
塔式系泊系统包括内转塔式系泊系统和外转塔式系泊系统 内转塔式系泊系统： 常用于中等水深及深水海域的平台，如北海海域 主要组成部分： 转塔及其套筒、液体传输系统、转盘、 海底锚 内转塔系泊装置一般设在船艏
优点：转塔直径可以设计得很大，为布置设备和管汇提供足够的空间；内
转塔嵌入船体之中后可以得到很好的保护 缺点：转塔的存在对船体结构造成了影响，也减少了舱容；系泊船的“风
3）确定单位长度重量
4）确定断裂强度
4.1
锚链的状态
如右图所示为锚链的三种状态 1）松弛状态：锚链与海底的切 点和锚之间有一段平躺在海底 的锚链 2）临界状态：锚链与海底的切 点和锚所在位置重合 3）张紧状态：锚链与海底没有 切点