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浮摆式波浪发电平台系泊系统设计及其稳定性分析

发布时间:2018-08-18 16:40
【摘要】:波浪发电装置大多需要安装在离岸式浮体平台上,平台的稳定性直接关系到发电装置的运行效果以及人员和设备的安全。而平台的稳定性除了受自身结构的限制外,定位系统对平台稳定性也有不可忽视的影响。本文主要研究系泊系统对浮摆式波浪发电平台稳定性的影响,研究内容包括以下四个方面:首先,围绕波浪发电装置的定位需求,以现有海洋平台的定位技术为参考,介绍波浪发电平台的三种主要定位系统的结构型式及其应用实例,并针对各种定位系统的特点提出波浪发电平台定位系统选择的一些建议。其次,针对一台自行设计的浮摆式波浪发电平台的运动特点与采能方式,对其系泊系统进行设计。所设计的系泊型式为“平台—连接缆—浮筒—锚链—锚”的悬链线单点浮筒系泊。设计过程中,以实验海域海况参数为依据,计算系统载荷,并采用准静力分析法对系泊系统各构件进行选型设计。所设计的连接缆为钢丝绳、浮筒为圆柱型钢制浮筒、锚链为二级有档锚链、作业锚为AC-14锚,所设计的系统符合安全要求。再次,利用水动力分析软件AQWA模拟额定海况,对采用单点浮筒系泊的楔形平台的运动状况进行仿真。通过模拟平台在不同波浪入射角条件下的横荡、纵荡和横摇运动,发现楔形平台在45°波浪入射角时运动最为剧烈;针对45°入射角工况,分别模拟平台在不同锚链预张力条件下的运动响应,发现平台在6k N~8k N的预张力条件下运动最为剧烈。仿真结果显示,采用单点浮筒系泊的楔形平台在危险工况下,稳性仍有较大富余,满足运行要求。最后,以1:30的比例将实体平台和所设计的系泊系统制成模型,并在波浪水槽中进行物理模型稳定性机理实验。根据实验结果和实海况运行情况分析,证实模型平台在设计海况的条件下,所设计的系泊系统能够维持平台正常运行,满足稳定性要求。
[Abstract]:Most wave power generation devices need to be installed on the offshore floating platform. The stability of the platform is directly related to the operation effect of the power generation device and the safety of personnel and equipment. The stability of platform is not only limited by its own structure, but also can not be ignored by positioning system. This paper mainly studies the influence of mooring system on the stability of floating pendulum wave power generation platform. The research contents include the following four aspects: firstly, according to the positioning technology of the existing offshore platform, the positioning requirements of wave power generation equipment are discussed. This paper introduces the structural types and application examples of three main positioning systems for wave power generation platform, and puts forward some suggestions on the selection of positioning system for wave power generation platform according to the characteristics of various positioning systems. Secondly, the mooring system is designed for the mooring system of a floating tilting platform. The designed mooring type is a catenary single point buoy mooring with "platform-connecting cable-buoy-anchor chain". In the design process, based on the parameters of sea conditions in the experimental sea area, the system load is calculated, and the quasi-static analysis method is used to select and design the various components of the mooring system. The designed cable is a wire rope, the buoy is a cylindrical steel buoy, the anchor chain is a two-stage chain, and the working anchor is a AC-14 anchor. The designed system meets the safety requirements. Thirdly, using the hydrodynamic analysis software AQWA to simulate the rated sea conditions, the motion of the wedge platform with single point buoy mooring is simulated. By simulating the swinging, swinging and rolling motion of the platform at different wave incident angles, it is found that the wedge platform moves most intensely at the 45 掳wave incident angle, and at the 45 掳incident angle, The motion responses of the platform under different pre-tension conditions are simulated, and it is found that the motion of the platform is the most intense under the pre-tension condition of 6K N and 8K N. The simulation results show that the stability of the wedge platform with single point buoy mooring can meet the requirements of operation. Finally, the physical platform and the mooring system are modeled at 1:30, and the stability mechanism of the physical model is tested in the wave tank. According to the experimental results and the analysis of the actual sea conditions, it is proved that the mooring system designed by the model platform can maintain the normal operation of the platform and meet the requirements of stability under the conditions of sea conditions design.
【学位授予单位】:集美大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P743.2

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本文编号:2190057

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