铺管船运动响应分析及系泊系统研究

发布时间：2017-11-01 01:08

  本文关键词：铺管船运动响应分析及系泊系统研究

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【摘要】：为了最大程度提高船舶的利用率,本文以一艘设计铺设管线水深为40m的锚泊定位铺管船为研究对象,它成功完成铜鼓航道管道铺设项目后,为了对其重复使用,研究其是否满足更深水域的作业能力,本文分析了该铺管船在东海海域提升铺管作业水深时的锚泊能力,具体的研究工作如下:(1)以三维无航速频域范围内的势流理论为基础,计算了铺管船的附加质量,势流阻尼等水动力参数,得到船体六个自由度运动响应的RAO,以及对应的一阶二阶波浪力传递函数,以及对铺管船运动响应的短期统计和短期预报的计算。(2)建立船铺管船系泊系统模型,分析了铺管船系泊系统性能,首先计算了六个自由度运动的衰减曲线,考虑了不同波浪入射方向时铺管船的运动和锚链张力的时历曲线,讨论不同的系泊布置方案,不同缆绳长度对系泊系统性能的影响,计算了不同海况下铺管船系泊系统的性能,得到允许的最大海况。(3)计算托管架的存在对船体水动力性能的影响,船体运动对管道受力的影响,船体及系泊系统受到不同环境方向下管道及不同管道悬垂段长度,管道上端张应力的影响。主要得到的结论有以下几点:(1)船体频域范围内垂向运动固有周期为7.5s(垂荡),6.3s(横摇),11.2s(纵摇);短期预报统计最大值垂荡为0.28m,横摇3.5°,纵摇0.15°。(2)纵荡、横荡和首摇运动以低频能量为主,垂荡、横摇和纵摇运动以波频能量为主,锚链受到的张力低频部分为主。不同的系泊布置方式下船体运动响应幅值不同,铺管船作业的最大海况波高要小于2.5m,要避免遭遇横浪方向的工况。(3)船体的平移运动对管道受力影响作用要远远大于船体摇荡所引起的管道受力变化,管道的增加与否对船体的运动及锚链张力产生了较大的影响,不同环境入射方向管道对船体系泊系统引起不同程度影响,且管道悬垂段的不同长度对铺管船纵荡运动和锚链张力产生较大的影响。管道上端张力主要是改变了船体的纵荡方向的平衡位置,并且对锚链张力的影响作用较大。
【关键词】：铺管船 系泊系统 海底管道 动力响应
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.34
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-13
• 第一章 绪论13-26
• 1.1 课题研究背景13-14
• 1.2 铺管船的基本介绍14-17
• 1.2.1 铺管船的铺管系统14-15
• 1.2.2 不同形式的铺管船15-17
• 1.3 铺管船常见的不同形式的铺管方法17-20
• 1.4 国内外铺管船现状20-23
• 1.4.1 国内铺管船现状20-21
• 1.4.2 国外铺管船现状21-23
• 1.5 铺管船的水动力研究进展23-24
• 1.6 本文研究内容24-25
• 1.7 本章小结25-26
• 第二章 波浪载荷的求解26-37
• 2.1 概述26
• 2.2 坐标系定义26-27
• 2.3 控制方程和边界条件27-28
• 2.4 入射势、绕射势和辐射势的求解28-32
• 2.5 辐射力和绕射力32-33
• 2.6 静水回复力的计算33
• 2.7 船体频域运动方程33-34
• 2.8 二阶波浪力34-36
• 2.9 本章小结36-37
• 第三章 铺管船水动力性能研究37-54
• 3.1 铺管船模型的建立38-40
• 3.2 水动力系数40-43
• 3.3 铺管船的频率响应函数43-46
• 3.4 一阶波浪力传递函数46-47
• 3.5 铺管船的短期统计和短期预报47-52
• 3.6 二阶平均波浪力传递函数52-53
• 3.7 本章小结53-54
• 第四章 铺管船系泊时域耦合数值分析54-80
• 4.1 概述54
• 4.2 铺管船铺管作业环境载荷54-62
• 4.2.1 风载荷54-56
• 4.2.2 流载荷56-57
• 4.2.3 不规则波浪序列57-58
• 4.2.4 波浪力时历58-59
• 4.2.5 系泊系统的计算59-62
• 4.2.6 时域范围内的耦合运动方程62
• 4.3 时域耦合分析计算模型62-65
• 4.3.1 系泊系统的参数62-64
• 4.3.2 铺管船系泊系统六自由度的固有周期64-65
• 4.4 不同环境方向对铺管船系泊系统的影响65-74
• 4.4.1 铺管船不同浪向的运动时历66-70
• 4.4.2 锚链张力响应时历70-74
• 4.5 铺管船系泊系统的高低频响应74-75
• 4.6 系泊参数对对系泊性能的影响75-78
• 4.6.1 不同系泊布置方式对系泊性能的影响75-77
• 4.6.2 锚链长度对系泊系统的影响77-78
• 4.7 铺管船允许作业的最大海况78-79
• 4.8 本章小结79-80
• 第五章 托管架及管道与船体系泊系统的相互作用80-94
• 5.1 概述80-81
• 5.2 托管架对船体水动力性能的影响81-83
• 5.3 船体运动对管道的影响83-88
• 5.4 管道对船体系泊系统性能的影响88-93
• 5.4.1 管道上端张力对系泊系统的影响88-89
• 5.4.2 不同环境方向下管道对对系泊系统的影响89-91
• 5.4.3 管道不同悬垂段长度对系泊系统的影响91-93
• 5.5 本章小结93-94
• 第六章 总结与展望94-96
• 6.1 本文研究工作总结94-95
• 6.2 论文工作的展望95-96
• 参考文献96-100
• 致谢100-101
• 硕士期间研究成果101

【参考文献】

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本文编号：1124556