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实验和研究工作表明,FPSO系泊系统恢复刚度为分段线性特性。油轮在实际使用中会遭遇各种波浪频率的波浪作用,导致油轮的运动的状态发生突变,引起系泊载荷发生瞬时大幅的增加,从而导致系泊索被破坏行为的发生。本文考虑FPSO单点系泊系统分段线性特性建立控制方程,研究系统的固有动力学特性及波浪作用下的运动响应,揭示系泊系统运动的动力特性,为FPSO系泊系统的系泊载荷的确定奠定理论基础。本文综述了FPSO系统的发展现状、系统组成及研究进展。利用经验公式求得波浪载荷幅值,采用ALP公司的SYS系统为模型原型,通过实验得到单点系泊系统的恢复力与位移关系曲线,并将实验曲线分段线性化,得到分段恢复刚度k1 = 18t /m k2 =33.8t /m,。考虑分段恢复刚度及油轮纵荡,建立单点系泊系统的运动方程。分析了单点系泊-25万吨油轮系统的固有运动特性,得到系统的运动周期为529.96 ;考虑不同的波浪参数,计算了系泊油轮的纵荡运动响应并进行了稳定性分析,得到了不同分段恢复刚度比的无阻尼幅频响应曲线及有阻尼幅频响应曲线。计算分析表明,当恢复刚度k1 = k2时,分段线性系泊系统的运动特性与为线性结构系统相同;当系泊系统两段恢复刚度的比值减小时,系泊系统油轮纵荡运动的幅值出现跳跃现象,在随机波浪作用下,系泊油轮的运动可能从小幅运动突变到大幅运动,系泊结构因此受到冲击载荷。波浪频率与系统固有频率比Ω=1时,系统产生主共振响应;当Ω= 3时,系泊系统产生1/2亚谐共振响应;当Ω=4时,系泊系统产生1/3亚谐共振响应;当Ω= 5时,系统产生1/4亚谐共振响应。这表明在高海情下的系泊系统会出现亚谐共振。