本文關(guān)鍵詞：自升式海洋平臺抗臺風(fēng)碼頭系泊方案研究

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【摘要】：隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,人們對石油資源的消費(fèi)量不斷增加,為了獲得豐富的海洋石油,海洋平臺被設(shè)計制造出來。自升式平臺作為一種重要的海洋采油裝備被廣泛使用。在自升式平臺的建造、舾裝、維修過程中,有相當(dāng)長得時間并未插樁,平臺浮在海面,期間可能遇到臺風(fēng)天氣,因此有必要對其進(jìn)行抗臺風(fēng)碼頭系泊。本文將針對自升式平臺的碼頭系泊進(jìn)行系泊方案設(shè)計和相關(guān)數(shù)值計算,確保平臺安全度過臺風(fēng)天氣。由于自升式平臺本身結(jié)構(gòu)的特殊性,其碼頭系泊方式會與以往的大型船舶有很大的不同:自升式平臺主體結(jié)構(gòu)近似為等邊三角形,上層建筑面積巨大,各個方向上都會受到很大的風(fēng)載荷;平臺系泊時,上升的樁腿高度很高,使得平臺重心升高,使其橫搖、縱搖、艏搖的運(yùn)動幅度加大;平臺上面很多設(shè)備,比如說錨架、吊機(jī)等均延伸在平臺主體外圍。在臺風(fēng)狀態(tài)下,直接靠岸系泊極易發(fā)生碰撞擠壓事故,造成平臺主體和設(shè)備的損壞。因此本文在平臺和碼頭之間添加一個墊靠駁船,傳遞受力,保護(hù)平臺主體和設(shè)備。參考常規(guī)大型船舶的碼頭系泊準(zhǔn)則,本文結(jié)合外高橋碼頭實際情況,首先確定自升式平臺風(fēng)、流載荷系數(shù)和水動力參數(shù),繼而通過對纜繩和錨鏈數(shù)量及布置方式、平臺和駁船與碼頭的位置關(guān)系、纜繩自身剛度和預(yù)張力等參數(shù)進(jìn)行分析,逐步優(yōu)化設(shè)計方案,總結(jié)碼頭系泊規(guī)律。最終確定兩種基本的平臺抗臺風(fēng)系泊方案,即普通和預(yù)拋錨系泊方案。在平臺遇到強(qiáng)臺風(fēng)時,系泊纜繩往往會發(fā)生破斷,本文分析了多種極限工況下的系泊纜繩破斷特點(diǎn),總結(jié)破斷規(guī)律,提出加強(qiáng)建議。本文最終章節(jié)針對自升式平臺碼頭系泊系統(tǒng)進(jìn)行了臺風(fēng)作用下時域動態(tài)耦合分析。計算工況為極限海況,驗證前文確定的系泊系統(tǒng)的可靠性,并提出了動態(tài)響應(yīng)下的纜繩加強(qiáng)措施。為后續(xù)自升式平臺碼頭系泊提供參考。
【關(guān)鍵詞】：臺風(fēng) 自升式平臺 碼頭系泊方案 風(fēng)載荷 破斷 時域耦合計算 強(qiáng)度校核
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U674.38
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 緒論15-27
• 1.1 引言15-17
• 1.2 碼頭系泊概述17
• 1.3 大型船舶碼頭系泊現(xiàn)狀17-21
• 1.4 大型船舶碼頭系泊施工準(zhǔn)則21-23
• 1.5 自升式平臺碼頭系泊的特殊性23-24
• 1.6 自升式平臺碼頭系泊的研究背景24-25
• 1.7 論文主要研究內(nèi)容25-26
• 1.8 論文創(chuàng)新性26-27
• 第2章 碼頭系泊的基礎(chǔ)理論27-45
• 2.1 三維勢流理論27-31
• 2.1.1 前提假設(shè)27
• 2.1.2 坐標(biāo)系27-28
• 2.1.3 速度勢分析求解28-31
• 2.2 三頻域下自升式平臺水動力參數(shù)計算31-34
• 2.2.1 自升式平臺水動力模型32
• 2.2.2 自升式平臺水動力參數(shù)32-33
• 2.2.3 線性波浪下的平臺運(yùn)動方程33-34
• 2.3 環(huán)境載荷原理34-38
• 2.3.1 風(fēng)載荷34-35
• 2.3.2 流載荷35-37
• 2.3.3 波浪載荷37-38
• 2.4 護(hù)舷作用38
• 2.5 系泊纜繩計算理論38-42
• 2.5.1 幾種計算理論38-39
• 2.5.2 集中質(zhì)量法模型39-41
• 2.5.3 集中質(zhì)量法節(jié)點(diǎn)力計算41-42
• 2.6 平臺時域耦合分析42-44
• 2.6.1 時域頻域相互轉(zhuǎn)換42-43
• 2.6.2 求解平臺時域運(yùn)動方程43
• 2.6.3 耦合作用43-44
• 2.7 本章小結(jié)44-45
• 第3章 碼頭系泊靜力分析及系泊方案研究45-85
• 3.1 碼頭布置45-46
• 3.2 碼頭水深46
• 3.3 坐標(biāo)系和環(huán)境參數(shù)的確定46-48
• 3.4 靜力計算模型的建立48-56
• 3.4.1 模型參數(shù)48-49
• 3.4.2 自升式平臺風(fēng)載荷系數(shù)計算49-53
• 3.4.3 自升式平臺流載荷系數(shù)計算53-54
• 3.4.4 系泊纜繩和護(hù)舷54-56
• 3.5 系泊方案的確定56-83
• 3.5.1 連接平臺纜繩數(shù)量的選擇56-63
• 3.5.2 錨泊狀態(tài)時錨鏈的設(shè)置63-69
• 3.5.3 系泊平臺與碼頭面高度差的影響69-71
• 3.5.4 平臺和駁船之間纜繩的布置方案71-75
• 3.5.5 纜繩預(yù)張力及剛度對系泊的影響75-81
• 3.5.6 駁船系泊與固定對計算結(jié)果的影響81-82
• 3.5.7 系泊方案的確定82-83
• 3.6 碼頭系泊規(guī)律總結(jié)83-84
• 3.7 本章小結(jié)84-85
• 第4章 強(qiáng)臺風(fēng)碼頭系泊纜繩破斷分析85-92
• 4.1 波浪作用對系泊性能的影響85-87
• 4.2 系泊纜繩破斷分析87-91
• 4.2.1 計算工況設(shè)定87-88
• 4.2.2 破斷纜繩位置分析88-90
• 4.2.3 破斷纜繩受力分析90-91
• 4.3 本章小結(jié)91-92
• 第5章 自升式平臺碼頭系泊動力數(shù)值計算92-106
• 5.1 引言92
• 5.2 計算模型的建立及計算原理的介紹92-93
• 5.3 頻域計算結(jié)果93-96
• 5.3.1 位移幅值響應(yīng)算子93-94
• 5.3.2 一階波浪力傳遞函數(shù)94-96
• 5.4 時域計算結(jié)果96-104
• 5.4.1.系泊平臺的運(yùn)動特點(diǎn)96-99
• 5.4.2.纜繩的受力特點(diǎn)99-103
• 5.4.3.護(hù)舷受力特點(diǎn)103-104
• 5.5 本章小結(jié)104-106
• 第6章 臺風(fēng)條件下自升式平臺結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算106-115
• 6.1 引言106
• 6.2 平臺結(jié)構(gòu)計算模型的建立106-107
• 6.3 邊界條件與載荷施加107-108
• 6.3.1.邊界條件107-108
• 6.3.2.載荷施加108
• 6.4 計算工況108-109
• 6.5 強(qiáng)度校核準(zhǔn)則109-110
• 6.6 結(jié)果分析及強(qiáng)度校核110-114
• 6.6.1. 應(yīng)力計算結(jié)果匯總110-111
• 6.6.2. 應(yīng)力云圖111-112
• 6.6.3. 位移結(jié)果匯總112-113
• 6.6.4. 位移云圖113
• 6.6.5. 樁腿附近應(yīng)力分布113-114
• 6.6.6. 結(jié)果分析114
• 6.7 本章小結(jié)114-115
• 第7章 總結(jié)與展望115-119
• 7.1 本論文主要工作總結(jié)115-116
• 7.2 研究展望116-119
• 參考文獻(xiàn)119-123
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文123-124
• 致謝124

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本文編號：855002