新型系泊系统的设计方法及其水动力性能分析

发布时间：2020-05-22 18:07

【摘要】：海洋石油资源的开发具有很大的潜能，海洋工程也逐渐向深海发展，海洋工程的主体是海洋结构物，但是海洋结构物在深海中，特别是极端海况下的运动也是需要考虑的重点，这就充分体现系泊系统的重要性。系泊的方式有很多种，都能起到一定的效果，，但是需要优中择优，为了更好的控制海洋结构物的垂荡运动，使立管在正常环境条件或者极端环境条件下工作得到补偿。因此，在原有的海洋结构物中，设计出系泊系统使海洋结构物低垂荡运动，使结构物尽可能多的时间进行钻探。本文特定南海百年一遇海况，对新型系泊系统和张紧式系统作用下平台主体、系泊系统进行水动力性能分析，同时对张紧式系泊系统作用下平台主体在不同浪向和一根系泊缆断裂的工况进行分析。新型系泊设置中，水下631.5m处有连接体，而连接体的形状，净浮力和物理属性对连接体的运动响应影响很大，间接的对海洋平台主体的运动产生影响，因此，本文针对目标情况，对连接体进行优化设计和处理。然而，连接体的运输和起重过程也是当今海洋工程需要研究的任务和重点，本文对重物的起重过程进行数值模拟仿真，在起重过程的多浮体中进行耦合水动力分析，起重系统属于多体系统，因此重点考虑体与体之间的耦合作用。本论文主要研究内容包括：（1）数值模拟主要包括频域计算和时域计算。本文既应用时域分析方法，又应用频域分析方法对海洋结构物及其系泊系统进行水动力性能分析。频域计算主要表征海洋结构物在不同频率下的附加质量系数和附加阻尼系数，还可以得到不同浪向下的RAO、一阶波浪力、二阶波浪力和传递函数等。时域分析方法主要表征海洋结构物及其系泊系统在一定的海洋环境条件下其运动响应和每根系泊缆的受力状况，权衡其是否满足规范的要求。在时域分析中，主要研究迎浪和横浪作用下，海洋平台不同的运动状态，系泊缆不同的受力情况；同时还研究受力最大的系泊缆破断的情况下，海洋结构物状态的改变和每根系泊缆顶端张力的变化趋势。（2）海洋平台的垂荡运动范围是钻井效率的前提，时域耦合分析相同的平台主体在不同的系泊系统作用下，海洋结构物的运动响应，对比分析两套系泊系统的优缺点，主要考虑的方向是两套系泊系统水平刚度的差异、垂向刚度的差异、系泊缆极端海况下断裂的风险差异和海洋结构物运动响应的差异。（3）深水半潜式平台采用多浮体系泊系统，多个浮体相互影响，相互作用，通过SIMO程序描述多浮体系泊系统，及系泊系统的连接，张力筋腱的应用，通过调试每个体的平衡位置使多浮体达到静平衡，进而对多浮体系泊系统进行全时域耦合分析。（4）连接体是海洋平台多浮体系泊系统的重要组成部分，重物的起重过程需要较高的安全性，因此需要对连接体的起重过程进行数值模拟，重点考虑吊钩、提升钢丝绳、吊索的受力情况，考虑起重连接体的运动性能分析，重点考虑起重连接体起重过程，起重连接体离开运输船甲板时刻的摩擦力情况，将起重安全性控制在一定的范围内。同时，海洋工程运输船采用动力定位系统，分析槽道推进器和全回转推进器的推进力。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.38

【参考文献】