rmrsНаучно-технический сборник Российского морского регистра судоходстваResearch Bulletin by Russian Maritime Register of Shipping2223-7097Российский морской регистр судоходстваrmrs-65Research ArticleСтатьиЭкспериментальное определение усилий в якорных связях плавучего объекта при воздействии волн цунамиShchemelinin experimental determination of the forces in the anchor system of a floating object under the impact of tsunami wavesБеляевН. Д.BelyaevN. D.

канд. техн. наук, доцент

Санкт-Петербург

PhD

St. Petersburg

belyaev_nd@spbstu.ruЛебедевВ. В.LebedevV. V.

канд. техн. наук

Санкт-Петербург

PhD

St. Petersburg

vladimir.v.lebedev@mail.ruНуднерИ. С.NudnerI. S.

д-р техн. наук, профессор

Санкт-Петербург

DSc

St. Petersburg

igor_nudner@mail.ruСеменовК. К.SemenovK. K.

канд. техн. наук, доцент

Санкт-Петербург

PhD

St. Petersburg

semenov.k.k@gmail.comЩемелининД. И.ShchemelininD. I.

Санкт-Петербург

St. Petersburg

dimabens@gmail.comФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»РоссияPeter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian Federation26 Центральный научно-исследовательский институтРоссия26 Central Scientific Research InstituteRussian FederationФГБОУ ВО «Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова»РоссияUstinov Baltic State Technical University "VOENMEH"Russian Federation202328102024070/71128142Copyright © Беляев Н.Д., Лебедев В.В., Нуднер И.С., Семенов К.К., Щемелинин Д.И., 20242024Беляев Н.Д., Лебедев В.В., Нуднер И.С., Семенов К.К., Щемелинин Д.И.Belyaev N.D., Lebedev V.V., Nudner I.S., Semenov K.K., Shchemelinin D.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sbornik.rs-class.org/jour/article/view/65

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 цунамиопасен, 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

The results of the physical modeling of interaction of long tsunami-type waves with a floating gas storage are presented in this article. It has been assumed that when transporting liquefied natural gas to Asian countries, such storage facilities will be located in the bays of the Pacific Ocean. This being a tsunami prone, the solution of the problem of determining the forces in anchor system of a floating storage regasification units at their locations from the action of possible tsunami waves is very important. The impact of a separate wave propagating under the action of one external volumetric force (gravity) on an anchored floating object located at a point with a sea depth less than the length of this wave has been considered. Evaluation of forces in anchor system with suspended blocks and devices simulating gravitational anchors under wave action has been made. The analysis of the results obtained has been carried out. Conclusions have been made about the nature of the force's variation depending on the orientation of the floating object relative to the direction of the impact of the tsunami wave and the maximum tsunami height, as well as the sea depth at the location of the anchor link.

волна цунамиякорные связиусилиямоделированиеплавучее хранилище газаtsunami waveanchor systemforcesphysical modelingfloating gas storageReferencesMerkulov V.I. Analysis of Russian Arctic LNG projects and their development prospects. 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 940 012114.Merkulov V.I. Analysis of Russian Arctic LNG projects and their development prospects. 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 940 012114.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.Didenko N.I. and Cherenkov V.I. Economic and geopolitical aspects of developing the Northern Sea Route. 2018 IOP Conf. Ser.: Earth and Environmental Science 180 012012.Кульмач П.П., Филиппенок В.З. Воздействие цунами на морские гидротехнические сооружения. М.: Транспорт, 1984. 303 с.Kulmach P.P., Filippenok V.Z. Vozdeystviye tsunami na morskiye gidrotekhnicheskiye sooruzheniya [Tsunami impact on offshore hydraulic structures]. Transport, Moscow. 1984. 303 p.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.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.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.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.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.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.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.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.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.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.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.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.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.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.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.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.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.Babchik D.V., Belyaev N.D., Lebedev V.V., Nudner I.S., Semenov K.K., Shchemelinin D.I. Eksperimentalnaya otsenka nagruzok na plavuchy ob'yekt ot pryamogo vozdeystviya voln tsunami [Experimental estimation of loads on a floating object from direct impact of tsunami waves]. Gidrotekhnicheskoe Stroitelstvo. 2022, Vol. 8, pp. 15 — 21, https://doi.org/10.34831/EP.2022.99.38.002.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.Belyaev N.D., Lebedev V.V., Nudner I.S., Semenov K.K., Shchemelinin D.I. Metodika rascheta ekstremal'nykh nagruzok na plavuchiy ob'yekt ot pryamogo vozdeystviya voln tsunami na osnove eksperimentalnykh issledovaniy [Method for calculating extreme loads on a floating object from the direct impact of tsunami waves based on experimental studies]. Gidrotekhnicheskoe Stroitel'stvo. 2022, Vol. 3, pp. 46 — 50. DOI: 10.34831/EP.2022.31.74.007Беляев 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.Lappo D.D., Zhukovets A.M., Mishchenko S.S. Usloviya avtomodelnosti v issledovaniyakh volnovogo dvizheniya zhidkosti [Conditions for self-similarity in studies of wave motion of a fluid]. Izvestiya VNIIG im. B.E. Vedeneeva, 1979.Vol. 132, pp. 59 — 65.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.Belyaev N.D., Lebedev V.V., Mishina А.V., Nudner I.S., Semenov К.К., Schemelinin D.I. Vozdeystviye voln tsunami na otkosnyye beregoukrepitelnye sooruzheniya s zashchitnym sloyem geksabitov [Impact of tsunami waves on sloping bank protection structures with a protective layer of hexabits]. Polar Mechanics, Vol. 3, 2016, pp. 1038 — 1049.Belyaev N.D., Lebedev V.V., Alexeeva А.V., Nudner I.S., Semenov К.К., Schemelinin D.I. Issledovaniya izmeneniy struktury grunta pri vozdeystvii voln tsunami na gidrotekhnicheskiye sooruzheniya [Investigation of the soil structure changes under the tsunami waves impact on the marine hydrotechnical structures]. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017, 10(4), pp. 44 — 52.Belyaev N.D., Lebedev V.V., Alexeeva А.V., Nudner I.S., Semenov К.К., Schemelinin D.I. Issledovaniya izmeneniy struktury grunta pri vozdeystvii voln tsunami na gidrotekhnicheskiye sooruzheniya [Investigation of the soil structure changes under the tsunami waves impact on the marine hydrotechnical structures]. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2017, 10(4), pp. 44 — 52.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.