FPSO外输系统多浮体动态特性研究

发布时间：2017-10-11 19:33

  本文关键词：FPSO外输系统多浮体动态特性研究

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【摘要】：串靠外输是FPSO在进行海上卸油时比较主流的外输方式,海上环境条件恶劣,当FPSO与穿梭油轮进行串靠外输时,两船体间水动力相互影响作用明显,相对运动复杂。在一定的海况条件下,FPSO与油轮发生碰撞的风险较高,稳定输送的难度较大。为了保证外输系统能正常作业,避免碰撞事故的发生,可以在油轮尾部串接一个拖轮进行辅助定位。本文借助于挪威船级社的SESAM软件,对FPSO单浮体及其外输多浮体系统的水动力性能,运动响应,系泊受力及大缆张力进行了计算分析。基于势流理论,本文利用SESAM/HydroD模块对FPSO单浮体及外输多浮体系统在不同工况下的水动力进行计算,得到了各浮体附加质量系数、势流阻尼、运动响应、一阶波浪力及二阶波浪力的传递函数。利用悬链线方程对FPSO的系泊系统进行设计,计算FPSO在工作海况和极限海况下的动态响应及系泊缆的受力情况。分析了预张力和系泊刚度对浮体的运动及系泊系统受力的影响。研究表明,增大系泊刚度有利于抑制浮体的运动,在风暴情况下,适当的减小预张力有利于保证系泊系统的安全。FPSO外输系统的主要失效形式为过分纵荡、鱼尾运动及连接大缆的断裂。本文利用SESAM/DeepC模块计算了外输系统在不同装载工况下,FPSO与油轮的相对纵荡运动及艏向夹角和大缆张力情况。就影响外输系统的一些关键参数,如两船间距、大缆刚度、波浪谱峰周期、风向及系泊浪断裂进行计算和对比分析。FPSO-油轮双浮体系统在串靠一个拖轮的情况下外输风险显著降低,对外输系统进行优化设计,得到外输系统的最佳布置。计算结果对于外输系统的设计有一定的参考意义。
【关键词】：FPSO 串靠外输 水动力计算 多浮体系统 时域分析
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 论文的背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文的研究内容13-15
• 第二章 FPSO外输系统设计15-20
• 2.1 外输方式概述15-16
• 2.1.1 引言15
• 2.1.2 外输作业操作15
• 2.1.3 外输系统设计15-16
• 2.2 独立卸载终端外输16-17
• 2.3 旁靠外输17-18
• 2.4 串靠外输18-19
• 2.5 外输方式的选择19
• 2.6 本章小结19-20
• 第三章 外输系统受力分析及运动方程20-30
• 3.1 外输系统受力分析20-28
• 3.1.1 波浪荷载20-26
• 3.1.2 风荷载26-27
• 3.1.3 海流荷载27-28
• 3.1.4 系泊力28
• 3.2 多浮体系统运动方程28
• 3.3 本章小结28-30
• 第四章 FPSO动态特性分析30-56
• 4.1 FPSO计算模型的建立30-32
• 4.1.1 坐标系定义30
• 4.1.2 FPSO主要技术参数30-31
• 4.1.3 FPSO模型的建立31-32
• 4.2 FPSO频域分析32-38
• 4.2.1 附加质量系数32-34
• 4.2.2 阻尼矩阵34-35
• 4.2.3 运动响应传递函数35-36
• 4.2.4 一阶波浪力传递函数36-37
• 4.2.5 二阶平均漂移力传递函数37-38
• 4.3 FPSO运动响应分析38-52
• 4.3.1 FPSO系泊系统设计38-40
• 4.3.2 FPSO时域响应分析40-52
• 4.4 关键参数对系泊系统动态特性的影响研究52-55
• 4.4.1 预张力对系统动态响应的影响研究52-53
• 4.4.2 系泊刚度对系统动态响应的研究53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 FPSO外输多浮体系统运动响应及风险分析56-87
• 5.1 外输风险分析56-58
• 5.1.1 鱼尾运动56-58
• 5.1.2 纵荡运动58
• 5.2 FPSO-穿梭油轮频域分析58-64
• 5.2.1 运动响应传递函数59-61
• 5.2.2 一阶波浪力传递函数61-62
• 5.2.3 二阶平均漂移力传递函数62-64
• 5.3 FPSO-油轮双浮体系统时域分析64-77
• 5.3.1 双浮体系统模型建立及海况条件64-65
• 5.3.2 双浮体系统时域分析65-69
• 5.3.3 关键参数对双浮体系统动态响应的研究69-77
• 5.3.4 串靠油轮对FPSO运动特性的影响分析77
• 5.4 FPSO-油轮-拖轮系统动态特性研究77-85
• 5.4.1 三浮体系统模型建立78
• 5.4.2 三浮体系统时域分析78-81
• 5.4.3 外输系统优化设计81-85
• 5.5 本章小结85-87
• 结论87-90
• 参考文献90-94
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果94-95
• 致谢95

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本文编号：1014352