J型铺管船运动响应及对铺设管线的影响分析

发布时间：2017-04-05 17:01

  本文关键词：J型铺管船运动响应及对铺设管线的影响分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着深海油气输送需求的增加,海底管道显得越来越重要,J型铺管船也得到了越来越多的应用。在铺管船铺管作业过程中,船体处于海洋环境中,受到海上风浪流的影响,会有大幅度的运动(尤其在恶劣海况下)。船体的运动可能增加管道内部应力,使之发生破损。因此,研究船体运动幅度对管道的影响程度,探讨减少这种影响的方法成为了工程实际中极其紧迫且极具意义的一个课题。本文以某起重铺管船为母型船进行研究,了解J型铺管过程的步骤,了解铺管过程中需监控的重要对象,从而分析船体运动对这些关键对象的影响。本文还研究了铺管过程中的其他重要控制因素,如铺管海域水深、铺设角度等对管道的影响。本文研究的内容主要包括:1)介绍了海洋管道的主要铺设方式、利用铺管船进行铺管作业的主要形式分类、国内外铺管船设计建造现状和国内外海底管道研究现状。2)介绍了铺管船水动力计算数值理论和外载荷计算理论。3)使用水动力计算软件AQWA对某起重铺管船进行了水动力学分析。分析过程中计算了船体在单位规则波高下的频响函数,也计算了船体在不同波高、波浪周期、浪向角下的三自由度运动(横摇、纵摇、升沉)情况。4)对管道进行静态分析,确定了管道在水下的悬链线形式,为动态分析供了基础,并且确定了影响管线形态和管道内部应力的几个主要因素:铺管海域水深、铺管角度和管道截面参数等。5)分析了船体在波浪上运动情况对管道和张紧器的影响。分析过程中主要考虑不同的波高、周期、浪向角下管道触底点应力和张紧器张力的变化情况。6)分析了在波浪存在的情况下,随着铺管海域水深、铺设角度和管道截面参数的变化,管道触底点应力和张紧器张紧力的变化情况。
【关键词】：J型铺管 海底管道 海况 触底点 张紧力
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.34;P756.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 深海油气开发现状11-12
• 1.2 海洋管道铺设方式12-13
• 1.2.1 铺管船铺设12-13
• 1.2.2 牵引法铺设13
• 1.2.3 定向钻法铺设13
• 1.3 铺管船铺管方式分类13-18
• 1.3.1 S型铺管法14
• 1.3.2 J型铺管法14-15
• 1.3.3 Reel铺管法15-16
• 1.3.4 Carousel铺管法16
• 1.3.5 Vertical铺管法16-17
• 1.3.6 各铺管方式优缺点比较17-18
• 1.4 铺管船设计建造现状18-23
• 1.4.1 国内铺管船设计建造现状18-19
• 1.4.2 国外铺管船设计建造现状19-23
• 1.5 海底管道铺设研究现状23-24
• 1.6 课题背景、主要内容及意义24-26
• 1.6.1 课题背景24
• 1.6.2 课题目的、内容及意义24-26
• 第二章 铺管船水动力及其他外载荷计算理论26-37
• 2.1 三维势流理论26-32
• 2.1.1 总速度势满足的初边值条件26-27
• 2.1.2 频域分析理论27-31
• 2.1.3 时域分析理论31-32
• 2.2 铺管船外载荷计算理论及方法32-36
• 2.2.1 风、流载荷32-35
• 2.2.2 波浪载荷35-36
• 2.2.3 其他载荷36
• 2.3 本章小结36-37
• 第三章 铺管船运动响应计算分析37-58
• 3.1 水动力计算软件简介37-39
• 3.2 铺管船水动力性能分析39-46
• 3.2.1 铺管船外形曲面模型39-40
• 3.2.2 铺管船水动力系数40-44
• 3.2.3 铺管船RAO44-46
• 3.3 船体环境载荷46-48
• 3.4 船体在不同波浪情况下的响应48-57
• 3.4.1 横摇响应48-50
• 3.4.2 纵摇响应50-52
• 3.4.3 升沉响应52-54
• 3.4.4 纵摇升沉耦合运动54-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 J型铺管方式管线形态确定58-68
• 4.1 管道力学模型建立58-61
• 4.1.1 微段力学模型58-59
• 4.1.2 整体力学模型59-61
• 4.2 管道力学模型求解61-64
• 4.3 各参数下管道形状64-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 J型铺管方式管线动态分析建模68-76
• 5.1 OrcaFlex软件简介68-69
• 5.2 铺管船与管线之间作用力分析69-70
• 5.3 建模过程及参数设置70-72
• 5.3.1 模型组成70-71
• 5.3.2 参数设置71-72
• 5.4 动态模拟结果72-75
• 5.4.1 管线应力分布情况72-74
• 5.4.2 张紧器张紧力计算74-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 J型铺管方式管线动态结果分析76-94
• 6.1 波浪对管道的影响分析76-87
• 6.1.1 波浪有义波高76-80
• 6.1.2 波浪谱峰周期80-83
• 6.1.3 风浪流与船体夹角83-87
• 6.2 铺管水深对管道的影响分析87-88
• 6.3 铺管角度对管道的影响分析88-90
• 6.4 管道截面参数对管道的影响分析90-91
• 6.5 本章小结91-94
• 第七章 总结及展望94-96
• 7.1 主要研究内容总结94-95
• 7.2 工作展望95-96
• 参考文献96-100
• 附录. 管道静力计算程序100-102
• 致谢102-104
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文104

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 王波;;计算软件Offpipe和Orcaflex应用于海底管道S型铺设分析的比较研究[A];2013年中国海洋工程技术年会论文集[C];2013年

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本文编号：287340