本文關(guān)鍵詞：新型半潛式平臺的運動特性研究及整體強度評估

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【摘要】：隨著人類對石油天然氣的需求日益增大,陸地油氣的存儲量正急劇下降,人類逐漸將目光轉(zhuǎn)向海洋油氣資源開發(fā)。半潛式平臺由于其超大的甲板空間、良好的運動性能和定位能力、以及足夠大的可變載荷,逐漸成為海洋油氣田勘探開發(fā)的主流工具之一。本文的研究對象是一座新型半潛式起重／生活平臺,該平臺在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有很大的創(chuàng)新,平臺的浮筒一大一小,對應(yīng)的兩組立柱也是一大一小,因此結(jié)構(gòu)關(guān)于中縱剖面是非對稱的；另外該半潛式平臺沒有橫撐結(jié)構(gòu)。本文通過對該平臺進(jìn)行水動力性能、運動響應(yīng)以及整體強度的數(shù)值分析,研究了其在波浪載荷作用下的運動特性和整體強度特點。首先,建立了該新型半潛式平臺和兩座對照傳統(tǒng)式半潛式平臺的水動力模型,針對三座半潛式平臺開展了頻域的水動力性能研究,分析并比較了新型非對稱無橫撐半潛式平臺與傳統(tǒng)的對稱無橫撐和對稱有橫撐半潛式平臺水動力性能,發(fā)現(xiàn)了新型半潛式平臺水動力性能的特點。研究結(jié)果表明,該新型半潛式平臺存在垂蕩-橫搖/垂蕩-縱搖耦合現(xiàn)象：并且,對于雙浮筒半潛式平臺,如果兩個浮筒或各個浮筒的首尾存在尺寸和形狀上的差異,平臺的運動將發(fā)生垂蕩.橫搖或垂蕩縱搖耦合現(xiàn)象,且浮筒形狀和尺寸的差異越大,耦合現(xiàn)象越明顯。當(dāng)0。浪向時,新型半潛式平臺在縱蕩、縱搖和垂蕩的一階波浪載荷和傳統(tǒng)半潛式平臺的非常接近,但是在橫蕩、橫搖和艏搖方向的一階波浪力(力矩)比對稱傳統(tǒng)半潛式的量級大很多。其次,作為新型的半潛式起重／生活平臺,特別要防止起重過程中側(cè)翻和傾覆發(fā)生,因此對橫搖和縱搖的運動幅值有嚴(yán)格要求。基于水動力性能分析結(jié)果,對該新型半潛式平臺在風(fēng)、浪、流環(huán)境載荷作用下的運動響應(yīng)進(jìn)行了研究。分析了不同浪向和不同波浪周期的波浪作用下.該新型平臺的運動響應(yīng)特點。研究結(jié)果表明：平臺六自由度運動中除了垂蕩運動,其他五個自由度的運動均對浪向敏感；垂蕩一橫搖耦合對平臺的橫搖運動響應(yīng)影響非常明顯,但是垂蕩一縱搖耦合對平臺縱搖運動響應(yīng)的影響非常微小。最后,新型半潛式平臺獨特的結(jié)構(gòu)形式,使得其整體強度特點有別于傳統(tǒng)半潛式平臺。本文基于設(shè)計波法對該新型半潛式平臺的整體強度進(jìn)行了研究。分析了不同特征工況下該新型平臺的應(yīng)力分布,同時對比分析了該新型半潛式平臺與一座具有橫撐結(jié)構(gòu)的對照平臺整體強度結(jié)果。研究結(jié)果表明：該新型平臺立柱與橫向甲板連接區(qū)域,以及立柱與浮筒連接拐角區(qū)域最可能出現(xiàn)最大等效應(yīng)力；立柱與甲板連接區(qū)域的大倒角設(shè)計對提高結(jié)構(gòu)的整體強度非常有效。
【關(guān)鍵詞】：新型半潛式平臺 非對稱浮筒 水動力性能 運動響應(yīng) 整體強度 設(shè)計波法 大倒角設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE951
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 研究的背景和意義12-13
• 1.2 深海浮式平臺結(jié)構(gòu)13-16
• 1.2.1 半潛式平臺13-14
• 1.2.2 張力腿平臺14
• 1.2.3 Spar平臺14-15
• 1.2.4 浮式生產(chǎn)儲油平臺(FPSO)15-16
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 運動性能研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 浮式平臺強度研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 新型半潛式平臺研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4 新型非對稱無橫撐半潛式平臺21-22
• 1.5 本文的主要工作和創(chuàng)新點22-24
• 1.5.1 本文的主要工作22-23
• 1.5.2 本文的創(chuàng)新點23-24
• 2 新型非對稱無橫撐半潛式平臺24-30
• 2.1 新型半潛式平臺功能介紹24-25
• 2.2 新型半潛式平臺與傳統(tǒng)半潛式平臺結(jié)構(gòu)形式對比分析25-27
• 2.2.1 一大一小的浮筒和立柱設(shè)計26-27
• 2.2.2 無橫撐結(jié)構(gòu)設(shè)計27
• 2.2.3 立柱與甲板接觸處大倒角設(shè)計27
• 2.3 新型平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計中所需要考慮的功能因素27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 新型半潛式平臺的頻域水動力性能分析30-57
• 3.1 引言30
• 3.2 水動力性能頻域分析理論基礎(chǔ)30-35
• 3.2.1 波浪理論30-32
• 3.2.2 波浪對浮式平臺的作用32-35
• 3.3 水動力模型35-38
• 3.4 新型半潛式平臺水動力性能的頻域計算及分析38-55
• 3.4.1 附加質(zhì)量和輻射阻尼38-42
• 3.4.2 運動響應(yīng)幅值RAO42-48
• 3.4.3 一階波浪荷載傳遞函數(shù)(RAO)48-52
• 3.4.4 二階平均漂移力傳遞函數(shù)(RAO)52-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 4 新型半潛式平臺時域耦合運動響應(yīng)分析57-79
• 4.1 引言57
• 4.2 平臺與系泊系統(tǒng)時域耦合運動控制方程57-58
• 4.3 作用于平臺系統(tǒng)的環(huán)境載荷58-62
• 4.3.1 波浪載荷58-61
• 4.3.2 風(fēng)載荷61
• 4.3.3 海流對平臺的作用61-62
• 4.4 時域耦合運動響應(yīng)的數(shù)值模型62-63
• 4.5 時域耦合運動響應(yīng)的研究分析63-77
• 4.5.1 自由衰減測試65-67
• 4.5.2 不同浪向作用時平臺的運動響應(yīng)67-71
• 4.5.3 不同周期波浪作用下的運動響應(yīng)71-77
• 4.6 結(jié)論77-79
• 5 新型半潛式平臺的整體強度分析79-101
• 5.1 引言79
• 5.2 新型半潛式平臺強度計算模型79-81
• 5.3 新型半潛式平臺整體強度分析流程81-91
• 5.3.1 荷載分析81-82
• 5.3.2 設(shè)計波篩選步驟82-83
• 5.3.3 四種危險工況設(shè)計波參數(shù)的確定83-91
• 5.4 新型半潛式平臺整體強度計算91-100
• 5.4.1 整體強度計算91-98
• 5.4.2 新型平臺和對照組平臺整體強度結(jié)果對比分析98-100
• 5.5 結(jié)論100-101
• 6 總結(jié)與展望101-105
• 6.1 總結(jié)101-103
• 6.2 展望103-105
• 參考文獻(xiàn)105-111
• 致謝111-112
• 個人簡歷112
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文112

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：692694