自升式海洋平台抗台风码头系泊方案研究

发布时间：2017-09-15 07:04

  本文关键词：自升式海洋平台抗台风码头系泊方案研究

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【摘要】：随着国家经济的不断发展,人们对石油资源的消费量不断增加,为了获得丰富的海洋石油,海洋平台被设计制造出来。自升式平台作为一种重要的海洋采油装备被广泛使用。在自升式平台的建造、舾装、维修过程中,有相当长得时间并未插桩,平台浮在海面,期间可能遇到台风天气,因此有必要对其进行抗台风码头系泊。本文将针对自升式平台的码头系泊进行系泊方案设计和相关数值计算,确保平台安全度过台风天气。由于自升式平台本身结构的特殊性,其码头系泊方式会与以往的大型船舶有很大的不同:自升式平台主体结构近似为等边三角形,上层建筑面积巨大,各个方向上都会受到很大的风载荷;平台系泊时,上升的桩腿高度很高,使得平台重心升高,使其横摇、纵摇、艏摇的运动幅度加大;平台上面很多设备,比如说锚架、吊机等均延伸在平台主体外围。在台风状态下,直接靠岸系泊极易发生碰撞挤压事故,造成平台主体和设备的损坏。因此本文在平台和码头之间添加一个垫靠驳船,传递受力,保护平台主体和设备。参考常规大型船舶的码头系泊准则,本文结合外高桥码头实际情况,首先确定自升式平台风、流载荷系数和水动力参数,继而通过对缆绳和锚链数量及布置方式、平台和驳船与码头的位置关系、缆绳自身刚度和预张力等参数进行分析,逐步优化设计方案,总结码头系泊规律。最终确定两种基本的平台抗台风系泊方案,即普通和预抛锚系泊方案。在平台遇到强台风时,系泊缆绳往往会发生破断,本文分析了多种极限工况下的系泊缆绳破断特点,总结破断规律,提出加强建议。本文最终章节针对自升式平台码头系泊系统进行了台风作用下时域动态耦合分析。计算工况为极限海况,验证前文确定的系泊系统的可靠性,并提出了动态响应下的缆绳加强措施。为后续自升式平台码头系泊提供参考。
【关键词】：台风 自升式平台 码头系泊方案 风载荷 破断 时域耦合计算 强度校核
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 绪论15-27
• 1.1 引言15-17
• 1.2 码头系泊概述17
• 1.3 大型船舶码头系泊现状17-21
• 1.4 大型船舶码头系泊施工准则21-23
• 1.5 自升式平台码头系泊的特殊性23-24
• 1.6 自升式平台码头系泊的研究背景24-25
• 1.7 论文主要研究内容25-26
• 1.8 论文创新性26-27
• 第2章 码头系泊的基础理论27-45
• 2.1 三维势流理论27-31
• 2.1.1 前提假设27
• 2.1.2 坐标系27-28
• 2.1.3 速度势分析求解28-31
• 2.2 三频域下自升式平台水动力参数计算31-34
• 2.2.1 自升式平台水动力模型32
• 2.2.2 自升式平台水动力参数32-33
• 2.2.3 线性波浪下的平台运动方程33-34
• 2.3 环境载荷原理34-38
• 2.3.1 风载荷34-35
• 2.3.2 流载荷35-37
• 2.3.3 波浪载荷37-38
• 2.4 护舷作用38
• 2.5 系泊缆绳计算理论38-42
• 2.5.1 几种计算理论38-39
• 2.5.2 集中质量法模型39-41
• 2.5.3 集中质量法节点力计算41-42
• 2.6 平台时域耦合分析42-44
• 2.6.1 时域频域相互转换42-43
• 2.6.2 求解平台时域运动方程43
• 2.6.3 耦合作用43-44
• 2.7 本章小结44-45
• 第3章 码头系泊静力分析及系泊方案研究45-85
• 3.1 码头布置45-46
• 3.2 码头水深46
• 3.3 坐标系和环境参数的确定46-48
• 3.4 静力计算模型的建立48-56
• 3.4.1 模型参数48-49
• 3.4.2 自升式平台风载荷系数计算49-53
• 3.4.3 自升式平台流载荷系数计算53-54
• 3.4.4 系泊缆绳和护舷54-56
• 3.5 系泊方案的确定56-83
• 3.5.1 连接平台缆绳数量的选择56-63
• 3.5.2 锚泊状态时锚链的设置63-69
• 3.5.3 系泊平台与码头面高度差的影响69-71
• 3.5.4 平台和驳船之间缆绳的布置方案71-75
• 3.5.5 缆绳预张力及刚度对系泊的影响75-81
• 3.5.6 驳船系泊与固定对计算结果的影响81-82
• 3.5.7 系泊方案的确定82-83
• 3.6 码头系泊规律总结83-84
• 3.7 本章小结84-85
• 第4章 强台风码头系泊缆绳破断分析85-92
• 4.1 波浪作用对系泊性能的影响85-87
• 4.2 系泊缆绳破断分析87-91
• 4.2.1 计算工况设定87-88
• 4.2.2 破断缆绳位置分析88-90
• 4.2.3 破断缆绳受力分析90-91
• 4.3 本章小结91-92
• 第5章 自升式平台码头系泊动力数值计算92-106
• 5.1 引言92
• 5.2 计算模型的建立及计算原理的介绍92-93
• 5.3 频域计算结果93-96
• 5.3.1 位移幅值响应算子93-94
• 5.3.2 一阶波浪力传递函数94-96
• 5.4 时域计算结果96-104
• 5.4.1.系泊平台的运动特点96-99
• 5.4.2.缆绳的受力特点99-103
• 5.4.3.护舷受力特点103-104
• 5.5 本章小结104-106
• 第6章 台风条件下自升式平台结构强度计算106-115
• 6.1 引言106
• 6.2 平台结构计算模型的建立106-107
• 6.3 边界条件与载荷施加107-108
• 6.3.1.边界条件107-108
• 6.3.2.载荷施加108
• 6.4 计算工况108-109
• 6.5 强度校核准则109-110
• 6.6 结果分析及强度校核110-114
• 6.6.1. 应力计算结果汇总110-111
• 6.6.2. 应力云图111-112
• 6.6.3. 位移结果汇总112-113
• 6.6.4. 位移云图113
• 6.6.5. 桩腿附近应力分布113-114
• 6.6.6. 结果分析114
• 6.7 本章小结114-115
• 第7章 总结与展望115-119
• 7.1 本论文主要工作总结115-116
• 7.2 研究展望116-119
• 参考文献119-123
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文123-124
• 致谢124

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本文编号：855002