原油转驳船海上作业运动特性与影响因素分析

发布时间：2020-09-18 18:11

【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U674.38
【部分图文】：

原油,油轮

第1章绪论1第1章绪论1.1本文研究的目的和意义近年来，海上石油开采越来越多的向深海发展，FPSO（FloatingProductionStorageandOffloading）的应用也越来越广泛。FPSO是海洋油气生成开采系统的重要组成部分，通常和水下采油装置、穿梭油船（ShuttleTanker）组成一套完整的生产采油系统。一般深海中FPSO的作业环境比较复杂，海况相对恶劣，原油转驳的油轮通常需要锚泊系统或动力定位来保持与FPSO的安全距离。对于自身具有动力定位功能的油轮来说，可以较好的保持与FPSO的安全距离，但是动力定位装置的存在使得油轮的载重量减小而造价大幅提升。因此在实际应用中，如何将载重大、造价低、数量多却不具有动力定位能力的普通油轮有效应用于原油转驳外输作业，成为国际上进行原油输送的技术需求。为使普通油轮可以在原油转驳的过程中，可以保持与FPSO的安全距离，现开发一种原油转驳船（CargoTransferVessel，以下简称CTV）。CTV是一款全新概念下的离岸深水FPSO原油转驳输送装置，是由配置DP装置的原油转驳船体CTV（CargoTransferVessel）以及由CTV搭载的原油转驳输送装置构成。该模式下的离岸深水FPSO原油外输，是依靠CTV利用其DP装置全方位推进功能牵引VLCC等普通油轮执行相对于FPSO的机动系泊定位，由此通过大口径输油软管将FPSO原油转驳输送至VLCC等普通油轮，实现离岸深水FPSO的原油外输。图1.1基于CTV牵引定位VLCC的FPSO原油转驳应用模式显然，CTV的应用过程中涉及到三条船，即FPSO、CTV、普通油轮，其应用模式如图1.1所示。该应用模式在研究中的特点在于三条船的排水量较大，涉及到多浮体，

规则波,浮体,自由度,物体

第2章多浮体数值计算的基本理论7第2章多浮体数值计算的基本理论本应用模式下涉及到了多浮体的研究。对于在波浪中做摇荡运动的多浮体系统来说，作用在单个浮体上的外力包括入射力、绕射力、辐射力和静水回复力四项。其中静水回复力只与其自身的性能有关，而其他三种力则要受其他浮体的影响，这种影响主要是由于遮蔽效应及波浪反射作用引起的。这些影响在多浮体系统中存在较为普遍，在很多情况下这些水动力干扰不能忽略。本节对两个浮体在波浪中的摇荡运动进行计算分析，简要介绍多浮体水动力相互干扰问题的一般求解算法。2.1多浮体系统频域分析基本理论2.1.1非定常扰动速度势求解假定两个任意形状的浮体在波浪中运动，通过线性势流理论，可以假设浮体在均匀、不可压缩和没有粘性的理想流体在规则波中做微幅运动。首先建立固定直角坐标系，如图2.1所示。oxy平面、111yxG平面和222yxG平面在未扰动的水平面内，oy轴、11yG轴和22yG轴指向右舷；oz轴、11zG轴和22zG轴垂直向上为正。两个浮体的水平距离为s，水深为d。图2.1坐标系的定义设两物体在规则波中的六自由度响应分别为：tiiieaa（2-1）

模块关系图,载荷,系泊,问题

第2章多浮体数值计算的基本理论152.2.3外载荷的定义外载荷xF、yF、lOM在局部坐标系中指定。外载荷包括水动力、系泊力、阻尼力、慢漂力、风力和流力，还有其它一些易导致低频响应的多种自然力，这些载荷投影在局部坐标系上可以表示为：OCWDBMHlOHyyByMyyDyOyCWyxMxHxDxBxOxCWxxMMMMMMMMFFFFFFFFFFFFFFFF（2-41）下标中，H为水动力载荷；M为系泊载荷；B为阻尼载荷；D为波浪漫漂载荷；W为风载荷；C为流载荷；O为其它不能被忽视的载荷（立管，推进器等）。2.3AQWA软件概述Aqwa软件为基于以上三维势流理论开发的商用软件。上世纪70年代，欧洲最大的上市顾问咨询集团WSAtkins公司开发了AQWA软件。经过大量的实践检验后，AQWA目前已经是最权威、应用最广泛的的船海海工水动力分析软件之一。经多年的工程应用经验，AQWA在计算海洋结构物的水动力问题上，拥有非常高的准确性。AQWA通过不同的模块覆盖了流体分析的全部过程，各模块统一封装在强大的AQWA图形用户界面AQWA-GS中。AQWA的主要模块包括：AQWA-Line（衍射/辐射问题）、AQWA-Librium（系泊索的初始静、动稳性问题）、AQWA-Fer（不规则波频域问题）、AQWA-Drift（慢漂流的随机波浪时域问题）、AQWA-Naut（规则波和不规则波的非线性时域问题）、AQWA-CableDynamic（耦合缆索动力学问题）等。图2.2AQWA模块关系图

【参考文献】