在国外,纤维系缆已广泛应用于各类海洋工程。然而,我国系缆的测试技术和安全评估方法仍较缺乏。因此,我校船舶与海洋工程学科针对制约我国纤维系缆走向海洋工程应用的技术瓶颈,开展了深入研究,取得了突破性进展。
在系缆试验技术方面,研发了系缆的实验装置,建立了纤维系缆的实验技术体系,如图1所示。
图1 纤维系缆实验系统
在系缆评估理论方面,建立了纤维系缆的本构模型,研究了系缆蠕变率、蠕变破断、系缆载荷历史,磨合方法、系缆动刚度、阻尼和疲劳寿命,发展了系缆的力学性能评估理论方法。基于这些研究成果与江苏省九力绳缆有限公司,开展了产学研合作,共同针对韩国“世越号”沉船打捞工程的吊缆特殊性,开展了全尺寸的实验研究(如图2所示),建立了吊缆实验技术和实验流程,有效去除了吊缆的结构性伸长,保障了韩国“世越号”沉船打捞工程的吊缆服役安全,如图3所示。这一成功应用证明了所创建的纤维吊缆安全评估方法的有效性,填补了我国在全尺寸高强纤维吊缆的研究空白。
图2 全尺寸纤维缆的加载测试设备
图3 韩国“世越号”沉船打捞工程
在系缆锚泊分析方面,围绕我国深远海开发工程中涉及的锚泊系缆应用难题,研究了深水锚泊系统的动力响应,形成了耦合系缆本构模型的锚泊分析技术,研发了锚泊系统的优化设计方法。基于该成果,与自然资源部南海局的南海调查技术中心,共同开展了南海浮标工程的纤维系缆安全可靠性的研究,有力保障了南海浮标的安全运行,如图4所示。
图4 南海浮标工程的系缆工程应用
在纤维系缆规范制定方面,作为技术专家参编写了国际标准ISO4845《Ships and marine technology —Combined rigging for deep-sea mooring》,以提升我国纤维系缆在深海锚泊领域的行业话语权,提升国际竞争力。这些研究成果将有助于打造我国锚泊系缆工程的研究特色,提升我国锚泊系缆工程的研究水平,促进我国海洋强国战略的实施。