海上撤离滑道系统模型建立与动力响应分析

发布时间：2020-06-03 01:24

【摘要】：海上撤离滑道系统主要应用于海上救生领域,为海洋平台以及大型船舶上的人员提供了一种安全、快速的撤离方式。海上撤离滑道系统在海洋环境中工作会受到复杂的海洋环境载荷作用发生大幅摇晃,影响人员的撤离效率。为了降低复杂海况下的海上撤离滑道系统大幅摇晃对人员撤离效率的影响,以及为海上撤离滑道系统的后续设计研究工作提供理论与数据方面的支持,本文建立了海上撤离滑道系统的数值模型,对海上撤离滑道系统的动力响应特性进行了分析。本文首先确定了海上撤离滑道系统的总体方案,分析了系统所受复杂海洋环境载荷的分布形式,分别对风载荷、波浪载荷和海流载荷进行了理论描述,根据国际救生设备(LSA)规则对海上撤离滑道系统的使用工况要求,确定了三组计算工况用于后文分析工作;其次,基于多柔性段模型法推导了滑道的理论模型,对比了两种不同结构的滑道在相同风载荷作用下的运动与受力特性,为系统选取环境适应能力较好的滑道模型提供了依据;进而基于OrcaFlex建立了海上撤离滑道系统的数值模型,分析了不同计算工况、不同配重入水深度以及不同配重质量影响下的系统钢丝绳张力与滑道运动响应特性;最后探讨了滑道运动响应对人员撤离效率的影响,对滑道关键参数的取值提供了建议。分析结果表明,复杂海况下的海上撤离滑道系统的运动经一定时间之后逐步趋于稳定,此时钢丝绳张力响应与滑道运动响应均呈现谐波特性,与波浪特征吻合度较高,且该响应的幅值随海况等级的升高而增加;钢丝绳张力响应除整体呈现谐波特性之外,还伴随有高频脉动特性;通过分析配重的不同入水深度与质量对系统钢丝绳张力与滑道运动响应的影响,发现配重的入水深度与质量均不宜过小或者过大,配重入水深度为8m,质量为400kg左右最为合适;随着滑道运动响应峰值的减小,滑道斜面网倾角的取值范围逐渐增大。本文对海上撤离滑道系统的设计与研究工作具有十分重要的实际工程意义。
【图文】：

当今世界已经跨入了海洋经济的时代，人们将目光更多的投向了海洋资源领域。随着煤、石油、天然气、可燃冰等大量的海洋资源被探明，世界各国争相扩大对各类海洋资源的开采与运输力度，海洋经济贸易占据着世界经济发展的主导地位。近年来，我国在海洋资源领域取得了长足进展，随着我国海洋资源的开采逐步向着深海发展，对海洋装备的要求越来越高。海洋平台是对海底的石油和天然气等能源资源进行勘探和开采的工作基地[1]，其所处的地理位置通常距离海岸线较远，所处的海洋环境十分恶劣，这对海洋平台的安全构成了严重的威胁[2]。这就意味着海洋平台自身必须有足够的应急方案与应急装备用于满足海上人员的安全逃生与撤离要求。海洋平台体积庞大、结构复杂，一旦发生安全事故，由于撤离时间紧张、救援环境复杂等因素，极有可能造成严重的后果[3]。除了由于海洋平台所处位置的海洋环境十分复杂和恶劣之外，海洋平台事故据统计更多是在油气开采作业过程中由于人为操作不当等因素造成的，由于事故所引发的火灾和爆炸等灾难性后果会严重威胁海上人员的生命财产安全[4]。如图 1.1 和图 1.2 所展示的就是近年来的海洋平台事故。

当今世界已经跨入了海洋经济的时代，人们将目光更多的投向了海洋资源领域。随着煤、石油、天然气、可燃冰等大量的海洋资源被探明，世界各国争相扩大对各类海洋资源的开采与运输力度，海洋经济贸易占据着世界经济发展的主导地位。近年来，，我国在海洋资源领域取得了长足进展，随着我国海洋资源的开采逐步向着深海发展，对海洋装备的要求越来越高。海洋平台是对海底的石油和天然气等能源资源进行勘探和开采的工作基地[1]，其所处的地理位置通常距离海岸线较远，所处的海洋环境十分恶劣，这对海洋平台的安全构成了严重的威胁[2]。这就意味着海洋平台自身必须有足够的应急方案与应急装备用于满足海上人员的安全逃生与撤离要求。海洋平台体积庞大、结构复杂，一旦发生安全事故，由于撤离时间紧张、救援环境复杂等因素，极有可能造成严重的后果[3]。除了由于海洋平台所处位置的海洋环境十分复杂和恶劣之外，海洋平台事故据统计更多是在油气开采作业过程中由于人为操作不当等因素造成的，由于事故所引发的火灾和爆炸等灾难性后果会严重威胁海上人员的生命财产安全[4]。如图 1.1 和图 1.2 所展示的就是近年来的海洋平台事故。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U667.6

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本文编号：2694078