海上超大型浮式基地的总体设计方案初步研究

发布时间：2017-07-17 02:11

  本文关键词：海上超大型浮式基地的总体设计方案初步研究

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【摘要】：跨入21世纪，海洋已成为世界各国之间综合国力竞争的关键，经略海洋、兴海强国已然成为我国发展战略的重中之重。同时为了应对多方面发展的海上能源开发需求，近些年来对“超大型海洋浮式结构物(VLFS——Very Large Floating Structure简称VLFS)”的热潮席卷了国内外。针对我国现状，超大型浮式结构物的一系列论证工作已紧锣密鼓地在我国海洋工程界广泛展开。 论文充分调研了国内外超大型浮式基地的研究现状和趋势，本文提出了适应南海现状的民用单模块超大型浮式基地概念，通过交互式设计流程，确定了其主尺度和结构形式，并进行了总布置设计。同时确定了超大型浮动基地的使用功能，作为海上油气资源的勘探、开采，海洋调查，渔民休整等作业提供后勤保证基地，以及利用太阳能、风能和波浪能等可再生能源发电技术解决超大型浮动基地在海上长期存在的动力供应问题。 其次，简要介绍了关于超大型浮式基地耐波性运动响应的基本计算理论，包括在频域中计算超大型浮式基地的水动力参数以及在时域中耦合分析的原理。借助挪威船级社（DNV）开发的软件SESAM，针对所设计的超大型浮式基地，工作水深计算至1000m的我国南海海域，选取迎风、迎浪、迎流和风浪流90°的百年一遇波浪海洋环境，对其无动力状态下运动响应进行了计算和分析，确定所设计的超大型浮体能经受南海极端海况的考验。 然后，对超大型浮式基地进行了浮态稳性研究。采用的稳性规范是中国船级社《海上移动平台入级规范》（2012），以NAPA软件为工具，首先计算得到静水力曲线，包括排水量曲线、浮心变化曲线、漂心变化曲线、每厘米吃水吨数曲线以及稳心变化曲线，分析其浮态特征，并且对超大型浮式基地的初稳性以及最危险海洋环境下的大倾角稳性进行了校核计算，考虑了自由液面的影响，得出所设计的大型浮式基地满足规范的稳性要求。 最后，，以本文所设计的超大型浮式基地半潜平台为原型，对相应的设计参数敏感性进行了分析研究，选取的参数包括：重心高度、立柱和浮箱中心线间距、立柱和浮箱截面形式、吃水以及下浮箱形式。这对深入理解和更好地预报大型浮式基地的稳性及耐波性性能，促进新型大型浮式基地的自主研制与应用均具有十分重要的意义。
【关键词】：超大型浮式基地 总布置设计 耐波性 稳性 敏感性分析
【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】：U662;U674.38
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 选题背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 本文研究内容和研究方法17-19
• 第2章 超大型浮式基地主尺度确定及总布置设计19-33
• 2.1 设计目标19
• 2.2 超大型浮式基地特点及选型19-22
• 2.2.1 下浮体21
• 2.2.2 立柱21
• 2.2.3 平台主体21-22
• 2.3 主尺度分析与确定22-25
• 2.3.1 基本方法及设计流程22-23
• 2.3.2 设计要求23
• 2.3.3 主要参数的确定23-25
• 2.4 总布置简介25-31
• 2.4.1 甲板布置25-27
• 2.4.2 舱室布置27-31
• 2.4.3 功能31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 超大型浮式基地浮态稳性分析33-45
• 3.1 NAPA 软件简介33-34
• 3.2 稳性规范简介34-35
• 3.3 几何模型的建立35
• 3.4 静水力分析35-38
• 3.4.1 排水量曲线35-36
• 3.4.2 浮心变化曲线36
• 3.4.3 漂心变化曲线36-37
• 3.4.4 每厘米吃水吨数 TCP 曲线37
• 3.4.5 稳心垂向高度37-38
• 3.5 初稳性38-40
• 3.5.1 初稳性高39
• 3.5.2 初稳性校核39-40
• 3.6 大倾角稳性40-44
• 3.6.1 进水角的读取41
• 3.6.2 风倾力矩曲线绘制41-43
• 3.6.3 大倾角稳性校核43-44
• 3.7 本章小结44-45
• 第4章 超大型浮式基地耐波性运动分析45-59
• 4.1 SESAM 软件简介45-46
• 4.2 坐标系的建立46-47
• 4.3 随机海浪理论47
• 4.4 频域下水动力参数计算47-50
• 4.4.1 水动力分析模型47-48
• 4.4.2 水动力参数48-50
• 4.5 时域运动响应分析50-52
• 4.5.1 浮式结构物的运动方程50
• 4.5.2 风载荷50-51
• 4.5.3 波浪载荷51-52
• 4.5.4 流载荷52
• 4.6 耐波性性能计算和分析52-57
• 4.6.1 运动 RAO52-54
• 4.6.2 迎风、迎浪、迎流海洋环境下运动响应54-55
• 4.6.3 风浪流 90°海洋环境下的运动响应55-57
• 4.7 本章小结57-59
• 第5章 设计参数敏感性分析59-71
• 5.1 重心高度59-60
• 5.2 立柱、浮箱中心线间距60-63
• 5.3 立柱、浮箱的截面形式63-65
• 5.4 吃水65-67
• 5.5 浮箱形式67-69
• 5.6 本章小结69-71
• 第6章 总结与展望71-73
• 6.1 总结71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-75
• 附录 重量重心估算75-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 崔维成,吴有生,李润培;超大型海洋浮式结构物动力特性研究综述[J];船舶力学;2001年01期

2 崔维成;超大型海洋浮式结构物水弹性响应预报的研究现状和发展方向[J];船舶力学;2002年01期

3 李军;;关于南海海洋平台选型及研究方向探讨[J];广东造船;2010年01期

4 崔维成,吴有生,李润培;超大型海洋浮式结构物开发过程中需要解决的关键技术问题[J];海洋工程;2000年03期

5 施峰;;半潜式平台水动力参数敏感性分析[J];南通航运职业技术学院学报;2012年01期

本文编号：551533