考虑内孤立波的钻井船动力定位能力分析

发布时间：2021-08-23 12:13

　　采用自主编写的动力定位分析程序,以某钻井船为例,将内孤立波计入环境载荷进行动力定位能力计算并与传统动力定位能力结果对比,根据计算结果绘制动力定位能力曲线,获得钻井船的作业窗口,发现内孤立波对钻井船动力定位能力有着较大影响,尤其波向在[30°,45°]和[135°,150°]影响最为显著。结合推进器失效工况对钻井船动力定位能力进行评估,提出钻井船遭遇内孤立波时的海上操作建议。 

【文章来源】：中国海洋平台. 2020,35(05)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

动力定位能力分析坐标系

首先，初定一个船舶的艏向，在初始风速Vw=150m/s、初始风速区间为[0m/s,150m/s]下预估船舶受到的环境力和力矩。然后，通过推力分配逻辑求解该环境条件下的可行解。如果存在可行解，则将其更新至区间下界采用二分法选定风速；如果不存在解，且风速区间长度不小于ε（ε=1m/s），则采用二分法更新风速区间上界并重选风速。重复上述步骤，直至无法分配出可行解且风速区间长度小于ε。这时，将风速区间的下界存储为当前艏向下船舶的定位能力。再检查该艏向是否为最后艏向，如若不是，艏向角每次增加1°并重复上述步骤，直到得到在0°～360°下的定位能力。最后，绘制船舶动力定位能力曲线[6]。图2详细表明了上述分析步骤。2.2 环境载荷

选用一艘配置6个全回转推进器的钻井船为研究对象，钻井船主要参数如表1所示。全回转推进器具有相同的参数，最大功率为5 500kW，最大敞水系柱推力为1 000kN，用于动力定位能力计算的推力系数取80%（即保留20%的推力裕量，以抵抗动态载荷），具体布置如图3所示。推进器失效工况如表2所示，由于推进器是对称于船中纵剖面布置的，因此只考虑推进器T1、T2、T3和T4分别失效的工况。该钻井船的工作海域水深为1 500m，上层流体深度、密度为80m、998kg/m3，下层流体深度、密度为1 420m、1 025kg/m3，内孤立波波高为80m。由于船体对称性，波向以5°为步长，根据内孤立波载荷理论计算在[0°，180°]下钻井船沿x、y方向及绕z轴的内孤立波时历载荷，并取在各方向上的极值作为动力定位能力分析的内孤立波载荷，绘制内孤立波载荷曲线，如图4所示。Fx和Fy曲线接近正弦，相位差约90°。Mz的最值出现在45°和135°附近。

【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜平台推力器失效模式下的动力定位能力分析[J]. 徐胜文,汪学锋,王磊.  船舶力学. 2016(05)
[2]浮式生产储油系统内孤立波载荷特性实验[J]. 许忠海,黄文昊,尤云祥,胡天群.  海洋工程. 2014(01)
[3]南海孤立内波对海上安装作业的影响及预防[J]. 原庆东,冒家友,冯丽梅,范志锋.  石油工程建设. 2013(06)
[4]模拟退火算法在动力定位能力评估中的应用[J]. 刘正锋,刘长德,匡晓峰,周德才.  船舶力学. 2013(04)

硕士论文
[1]海洋内孤立波中深海半潜平台动力定位能力分析[D]. 陈晨.上海交通大学 2018



本文编号：3357844