前言
在荷蘭，博士畢業答辯的時候，通常需要在畢業論文的首頁夾上一張紙，紙上面需要寫一些主張（proposition）。這些主張可以和你的論文毫不相干，它所要展示的是你在讀博期間的一些感悟和看法，對學術界的提議或者觀點。比如有人會寫，兼職讀博士是一個很糟糕的決定，現如今的絕大多數博士論文是沒有意義和價值的，等等。
我前段時間去了一個即將博士畢業的朋友家里吃飯，他說讓我幫他想一個主張。我沉思良久（29秒）說，從人類發展的角度來說，人的壽命是有限的，而知識的增長看起來是無限的，學科會分的越來越細，交叉學科又使得人們需要學習多個學科，總有一天人類的壽命將無法承載它所需要的知識。唯一緩解的辦法就是讓知識簡單化共享化。所以本著以上觀點，我試著用當代人類語言來介紹一下我在荷蘭做工程咨詢所遇到的一些有意思的東西
正文
在海洋工程上，一般分為結構分析和水動力分析。結構分析就是分析船舶的結構強度，看看施工過程中哪些需要結構加強，哪里有應力集中，什么情況下會疲勞失效等等。而水動力分析就是分析船在施工過程中，在有波浪的情況下是如何運動的，會不會影響施工。
不同于陸上起重機，工程船是會受波浪影響運動的，對于一些安裝工程，你動的幅度大了就會發生磕碰，或者是船一動，就導致貨物有加速度，纜繩動態承受的力遠大于靜態受力，超過受力范圍就崩了唄。所以對于歐洲這邊的海工企業，在項目開始前大部分會做個水動力分析，看看多大的浪是安全的。一是保證了安全，二是提高了作業效率，縮短作業窗口期（比如海洋監測部門預測10點到11點浪高從3米下降到2米，而2米是可以作業的），這樣就會提高利潤。
這些水動力分析主要有海上起重（拆卸）、海上運輸、海底勘探、鋪管（管路替換）、系泊、概念設計、風機安裝、SSA、船舶響應RAO的計算以及一些意想不到（好玩）的項目。我除了SSA和一些特別的項目，其它的基本都做過。本文只是一個有關海工水動力分析的大概介紹，不會涉及計算方法和公式，因為寫了也沒人看。
海上起重（拆卸）
海底石油的開采一般用海洋平臺（固定的，張力腿的，浮式的就FPSO了），一般開采一片油田需要打好多口井，這些井通過管路連接到一個海洋平臺。當石油抽完了，平臺就該拆了回收賣廢鐵了。
知識點補充一下，之前分析過一個海洋平臺封井的項目，油井不用了之后會在井里注入一些液體（直接灌海水嗎？這里不懂）將井內殘留的東西進行分層，上層是乙二醇，下面有雜質和鹵水，然后把這些廢水抽到船里帶走，避免環境污染。這個抽井的過程就是我分析過的一個項目，看看這個浮管在海里運動時的受力，一般分為浮管抽和沉管抽。
說多了，回到起重上，平臺被割開然后用起重船吊起，之后要么浮吊船吊著運走，要么是用個駁船拉走。一般起吊在空中最高處是最危險的情況，我們就分析這種情況下幾米高的浪是安全的，同時盡可能的提高安全工況。
安裝和拆卸有時候是一塊一塊的，因為太大了。如果不能拆開運走，可能就需要雙船起重了，就像船廠里的雙龍門吊起重，原有的安全系數上可能再乘個0.8或者更低。一般雙船起重需要船級社特別認可。浪大點悠起來可不是鬧著玩的，所以最近的Scadish那個雙船起重幾乎是在風平浪靜的情況下完成的，那還分析個錘子。
系泊分析
我只分析過四條錨鏈的（懸鏈線），公司還做過6條的、8條的以及12條的。翻看以前做過的項目還有軟鋼臂系泊（Soft yoke），懸鏈錨腿系泊浮筒（CALM Buoy）。
左邊是CALM，右邊是軟鋼臂系泊
軟鋼臂系泊這個裝置有點像萬向節，既能左右動，又能上下動。船繞著這個裝置的中心做旋轉，轉成迎浪的狀態。因為船在迎浪的狀態下是最不容易傾覆的，而且運動幅度會小。
這種單點系泊的項目（軟鋼臂系泊，懸鏈錨腿系泊浮筒）一般分析疲勞，錨鏈的分析受力（因為市場上大部分的錨只能承受水平力，垂直力大了就脫錨了，不過也有那種水平和垂直能承受很大力的錨）。再就是根據船級社要求需要分析如果斷了一根錨鏈的受力情況。像這種項目大部分都是中東的，因為人家有油，無論是設計還是校核。
風機安裝
這個其實算起重里，不過最近這玩意特別火就單拿出來了。先說我做過的一個德國項目，在海上弄了一片風場，租了荷蘭的工程船幫它安裝，和以往不同，主機和槳葉先在船上預安好，然后整體吊到底座上。項目用的是半潛船，也就歐洲這邊用的多，剩下大部分是自升式平臺站穩了往上吊。錢多的可以用半潛平臺，DP系統啥的能不貴嗎，而且還不穩，所以需要分析一下。由于有晃動，風機的引擎主機下面要安個引導裝置，然后看看這玩意和筒子磕碰的力有多大以及纜繩受力，風機葉片和吊機的間距等等。
補充：半潛平臺和普通的船比可太穩了，波浪周期在8s以下的浪也就讓船上下運動幾厘米。估計小的浮吊船是達不到這個效果了。另外選擇什么船去安也跟水深有關，自升可能也就在一百米水深內好使。
SSA（現場特定位置分析）
上面提到除了用半潛平臺或者浮吊船安裝風機，其實自升式平臺也可以。與另外兩個不同，自升式平臺比較穩，基本不受海浪影響，但它仍然要進行施工前的分析。比如根據規范，平臺高出水平面的距離是有要求的，平臺腿一般不能插在之前的孔中，平臺腿在深入泥土之前是有滑移的，這個滑移的量和受力也是要分析的，還有就是平臺在極限載荷下的載重等等。由于不同的海域有不同情況的泥土和風浪，所以這種分析就叫現場特定位置分析。其實如何模擬泥土一直都是玄學，就好比模擬沖擊載荷一樣。
相比于常規的SSA分析，有客戶請我們做過對比分析。比較兩種不同形狀的平臺腿伸入泥土時的受力情況，還挺有意思，不過這屬于結構分析了。
海底鋪設
這種分析還是蠻多的，比如說海底光纖的鋪設，電纜的鋪設，管子的鋪設等。我只分析過光纖和電纜，由于彎曲強度和軸向強度的不同，其水下的狀態也不同。船在鋪設過程中由于運動會使電纜受壓，導致電纜過于彎曲而損壞。相反如果為了讓電纜減小壓力而拉緊電纜，又可能會拉斷電纜。而且電纜的layback（從船沿到電纜海底接觸點的距離）過大會使得電纜在海底轉彎處不穩定（設計可能是轉一個半徑為30米的彎，實際轉彎半徑卻達到了70米，這就是彎曲穩定性問題）。
還有一些海底鋪設會用到挖溝機，主要是為了防止電纜裸漏造成腐蝕，以及魚類的撕咬。挖溝機先于電纜在鋪設路徑上挖出溝槽，緊接著電纜鋪進去，后面的土會受水的作用力將溝槽填平（僅是個人理解）。同時這也引出了另一種分析，如果電纜因腐蝕而老化，需要更換，那么需要從土里把電纜拉出來，電纜上面覆蓋的土會增加電纜的受力。
再引申一下，對于直接鋪在海底土壤上面的電纜，由于海底是起伏的，難免會有電纜懸空的情況，洋流在經過懸空的電纜時會有渦激振動現象（VIV），產生疲勞會使電纜的使用壽命減小。所以我們會對這種情況進行分析，評估懸空對于電纜的影響。
上圖是鋪纜作業，下圖是海底電纜懸空示意圖
RAO的分析
小公司只要有錢掙就行，所以給錢的活我們都接，比如計算RAO這種沒有太多計算但是能掙到錢的活。RAO簡單說就好比是船舶響應系數，一個2米的浪過來，船可能被抬高3米，3/2=1.5，這個1.5就是RAO。為什么會有這種活呢，就好比你買了個產品，一般你都會有一個使用手冊，標準的工況會得到計算，但是難免會有那些不標準的工況，所以客戶會有需求。抑或是有些船東“買”了個二手船，然后老東家把使用手冊“弄丟了”。
另一種糊口的工作就是結構強度校核了，其實結構的市場還是遠大于水動力的，但我們只專注做水動力。所以我們結構也僅限于系泊導覽樁及其附近結構的分析。可能還有一些特殊結構的分析比如軟鋼臂系泊的那個萬向節的結構分析，具體就不多說了。
一些有意思的分析
1公益項目
大多數荷蘭的公司會做一些非盈利的項目，倒不是掙錢不香，只是有的時候口碑也很重要。最常見的就是和大學的合作了，比如他們會給學校一些畢設題目并付給學生少量的工資。這些報告有些是保密的，被算作公司的資產，有些則可以公開，具體看公司了。
最近有一個畢業生做了一個海上浮式太陽能發電田的課題，這個太陽能發電田漂浮在海上，被分成若干個小塊，塊與塊是軟連接，隨波浪運動而運動。他自己寫了一個2D勢流理論的程序（簡單點就是他寫了個程序），然后分析其中一塊的受力和運動。
2海洋種植
有些國家啊，總覺得自己國土小，海里地方大，然后就打算在海里種田，還不是種在海床上，而是漂著種。有點像海產養殖的紫菜。不同的是紫菜只在一根繩上，而這個水動力研究是成片的種。研究的目的在于看看一個平臺能承受多少草，別被海浪拉斷了繩子沖走了。
3海底鋪石頭
其實這個應該放在海底電纜鋪設那里，不過也是有意思就放這了。首先鋪石頭是為了給管道鋪設打路基，或者是管道鋪設完了保護用。方法呢我只見過兩種，一種是往海底下伸根鐵管，石頭順著管道鋪到海底，這種一般比較高級，會帶一套運動補償系統，來保證水下管道口位置不動；第二種比較粗暴，為了節省成本，直接在船尾掛一排水桶，一個套一個，中間空心，石頭順著桶倒下去。
4釋放水下機器人（ROV）
這是我最近在做的項目。往水下放機器人其實不是很好分析，因為實際操作中，操作人員會憑借個人經驗來挑選合適的時機放機器人。我所能分析的就是在無腦放機器人的情況下，可工作的最大海況是什么樣的。這里面比較重要的一點是在釋放ROV的船側一般是背浪的，這樣好放一些，為了模擬這一點，要計算Sea state RAO（就是多一個步驟）。
結尾
稀稀拉拉說了這么多，本來是想升華一下的，但是詞窮了。還有好多沒有介紹，寫下這些也算是對我這幾年工作的總結了。有時候在想，如果以前有人告訴我們，除了船廠和船檢，還有一種工作叫水動力工程師，會不會那些本科同學就不轉行了呢？還是只有我一個人覺得這種計算是一種樂趣。不過無論怎樣，我都踐行了開篇所提的宗旨。
寫在最后：感覺國內的海工將來會越來越多，越來越規范，在壓縮成本的同時是不是可以考慮換種方式，水動力分析有時候看似錦上添花，但也未嘗不是一種節省成本的方法。相對于工程來說，施工前分析的花費要遠小于延長工期的消耗，甚至是施工人員的安全，當然這是建立在有效分析的基礎上。
