Analysis of the stability of the vessel in the operating position for the installation of wind turbines
УДК 621
Шифр специальности ВАК 2.4.3.
* Финансирование: проект поддержан Национальным фондом естественных наук Китая (51175232, 51179076); Проект трансформации научно-технических достижений провинции Цзянсу (BA2011005).
Авторы: Чжан Юнкан, д. т. н., профессор,https://orcid.org/0000-0002-2235-1798, ykzhang@ujs.edu.cn, Гуандунский технологический университет, Гуанчжоу, провинция Гуандун, Китай, Ли Инцзе, Институт машиностроения, Университет Цзянсу, Чжэньцзян, провинция Цзянсу 212013, Китай, Ван Юнь, Институт машиностроения, Университет Цзянсу, Чжэньцзян, провинция Цзянсу, Китай, Ни Тао, Чжуан Цзяньцзюнь, COSCO Shipyard Group Co., Ltd., Наньтун, провинция Цзянсу, Китай
Ключевые слова: судно для установки ветряных турбин; устойчивость судна в рабочем положении; опорная свая; традиционная модель с шарнирным креплением; модель взаимодействия сваи с грунтом; метод конечных элементов
Аннотация: Рассматривается разработка моделей конечных элементов опорных свай судна для установки ветряных турбин с целью точного расчета его устойчивости в рабочем положении. Использованы два подхода: традиционная модель с шарнирным креплением и модель, учитывающая взаимодействие сваи с грунтом. На основе этих моделей выполнены численные симуляции, охватывающие статический, модальный и переходный динамический анализы, а также проведено сравнительное исследование. Результаты показали значительные различия в статическом анализе моделей, при этом максимальное напряжение в обоих случаях остается ниже предела текучести материала. Частоты собственных колебаний опорных свай в моделях различаются незначительно, а максимальный изгибающий момент фиксируется на конце сваи. Кроме того, установлено, что смещение сваи под переменной нагрузкой превышает аналогичные показатели при статической нагрузке. Конструкция опорных свай демонстрирует высокие показатели устойчивости, а модель взаимодействия сваи с грунтом обеспечивает более точный анализ устойчивости.
Authors: Zhang Yongkang, Dr. Sci. (Technical), ykzhang@ujs.edu.cn, Guangdong University of Technology, China, Li Yingjie, Wang Yun School of Mechanical Engineering, China, Ni Tao, Zhuang Jianjun COSCO Shipyard Group Co. Ltd., China
Keywords: wind turbine installation vessel; standing stability; pile leg; conventional hinge model; pile and soil interaction model; finite element.
To gain accurate calculation about standing stability of wind turbine installation vessel, two different constraint models of pipe legs, the conventional hinge model and the pile and soil interaction model, were established. With the two models, numerical analysis was conducted to investigate the standing stability of wind turbine installation vessel based on static, modal and transient dynamics analyses. The comparison results of two models show that the static analysis of the pile and soil interaction model is greatly different with that of the hinge model, while the two model maximum stresses are far below the yield strength of pile leg. The two natural frequencies of pile leg vary slightly, and the maximum bending moment occurs at the end of pile legs without occurrence near the water surface. The maximum displacement of legs under variable load is greater than that under static load. The pile leg of wind turbine installation vessel has good stability, and higher accuracy can be achieved by the pile and soil interaction mode to analyze stability.
Для цитирования: Чжан Юнкан, Ли Инцзе, Ван Юнь, Ни Тао, Чжуан Цзяньцзюнь. Анализ устойчивости судна в рабочем положении для установки ветряных турбин // Энергия единой сети. 2025. № 1. С. 68-76.
