半潜平台水动力性能及系泊系统设计研究

发布时间：2017-08-24 04:39

  本文关键词：半潜平台水动力性能及系泊系统设计研究

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【摘要】：海上石油的钻探开采离不开海洋平台,性能优良的海洋平台可以为海上工作提供安全稳定的海洋环境。半潜式海洋平台作为一种常用的海洋平台,对其水动力性能以及系泊系统的设计进行研究是非常有必要的。本文的主要工作如下:(1)基于三维势流理论,对半潜平台的水动力系数以及运动响应进行求解,一方面对半潜平台的水动力性能进行评估;另一方面为系泊系统的时域计算提供数据库。文章对比了平台在有无旁靠辅助船舶情况下的附加质量、辐射阻尼系数、一阶波浪力以及二阶平均波浪漂移力系数的变化,研究了平台与旁靠辅助船舶之间的赫姆霍兹共振和遮蔽效应;(2)在给定的环境条件下,根据平台受到的稳态力确定系泊缆索的材料参数,根据悬链线方程以及平台移动前后松弛度的变化确定系泊缆索的长度以及预张力,根据文章给出了的流程图对选择的参数进行修正,并对系泊缆索的布置方式进行了敏感性分析,最终确定了该平台系泊系统的参数;(3)文章对平台与系泊缆索之间的是三种耦合模型进行了研究,对水深270m和1500m情况下的平台最大位移和锚索最大张力进行对比研究,得到结论:在水深较大时,需采用动态耦合法计算系泊系统;在水深较浅但位移较大时可以采用准静态法计算;在水深较浅且位移也不大时,可以采用静态刚度法计算;(4)文章利用动态耦合方法对设计完成的系泊系统进行分析,发现平台的横荡、纵荡、艏摇三个自由度的运动低频效应明显,而横摇、纵摇和垂荡运动波频效应明显。文章最后对完整的系泊系统和一根系泊缆索断裂时的系泊系统进行计算,发现计算结果是符合规范要求的。
【关键词】：半潜平台 水动力 旁靠船舶 系泊系统设计 耦合方法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 半潜式平台的简介10-12
• 1.3 半潜式平台系泊方式介绍12-13
• 1.4 半潜式平台研究现状13-18
• 1.4.1 半潜式平台水动力性能研究现状13-14
• 1.4.2 系泊缆索计算方法研究现状14-18
• 1.5 本文的主要研究工作18-20
• 第二章 半潜式平台水动力及系泊系统分析理论20-38
• 2.1 三维势流理论20-24
• 2.1.1 坐标系的定义20-21
• 2.1.2 平台在规则波中速度势的定解条件21-23
• 2.1.3 三维源汇法求解速度势23-24
• 2.2 水动力参数24-26
• 2.2.1 附加质量和辐射阻尼系数24-25
• 2.2.2 一阶波浪力25
• 2.2.3 二阶波浪力25-26
• 2.3 频域运动方程26
• 2.4 时域分析理论26-32
• 2.4.1 时域、频域分析的转换27
• 2.4.2 时域下运动方程的求解27-30
• 2.4.3 风载荷的计算30
• 2.4.4 海流载荷的计算30-31
• 2.4.5 波浪力的计算31-32
• 2.5 系泊缆索模型32-35
• 2.5.1 悬链线模型32-34
• 2.5.2 集中质量模型34-35
• 2.6 平台与系泊缆索的耦合方法35-37
• 2.6.1 静态刚度法35
• 2.6.2 准静态法35-36
• 2.6.3 动态法36-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第三章 半潜式平台水动力分析计算38-50
• 3.1 平台的基本尺度及工况参数38-39
• 3.2 附加质量和辐射阻尼系数39-41
• 3.3 一阶波浪力41-42
• 3.4 二阶平均波浪漂移力系数42-43
• 3.5 运动响应传递函数43-44
• 3.6 旁靠辅助船舶对平台水动力参数的影响44-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第四章 半潜式平台系泊系统设计流程研究50-67
• 4.1 系泊缆索材料参数的初步选取50
• 4.2 系泊缆索预张力和长度的选取50-53
• 4.2.1 松弛度的定义51-52
• 4.2.2 由悬链线方程和松弛度确定系泊缆索的预张力和长度52-53
• 4.3 系泊缆索参数的设计流程53-54
• 4.4 半潜式平台系泊系统的设计实例54-66
• 4.4.1 半潜式平台系泊缆索参数确定54-60
• 4.4.2 系泊缆索参数设计流程合理性分析60-61
• 4.4.3 系泊缆索布置形式对系泊系统的影响61-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 半潜式平台系泊系统计算方法研究67-83
• 5.1 系泊系统三种耦合计算方法的对比67-72
• 5.1.1 270m水深的系泊系统三种耦合方法计算结果对比68-71
• 5.1.2 1500m水深的系泊系统三种耦合方法计算结果对比71-72
• 5.2 耦合方法适用性分析72-74
• 5.2.1 静态刚度法适用范围72-74
• 5.2.2 准静态法适用范围74
• 5.3 半潜式平台系泊系统分析74-82
• 5.3.1 平台运动响应分析74-77
• 5.3.2 系泊系统锚索张力分析77-82
• 5.4 本章小结82-83
• 结论与展望83-86
• 结论83-84
• 创新点84
• 展望84-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-91
• 致谢91-92
• 附件92

【参考文献】

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本文编号：729248