自升式钻井平台的直升机平台及其支撑结构强度研究

发布时间：2019-07-27 08:35

【摘要】：全球海洋油气资源储量潜力巨大,开发前景良好。在人类迈向海洋时代的今天,海洋装备制造业蓬勃发展。然而,海上工程作业并不像陆地作业方便自由。海上工程作业往往距离陆地较远。而直升机以其独有的便捷性、实用性、安全性等特点,被广泛应用于各类船舶及海洋工程装备上。特别是在一些大型船舶和海洋工程装备上,比如自升式钻井平台等都设置有专门为直升机停留起降的直升机平台。直升机在海洋开发的过程中大有用武之地,所以直升机平台及其支撑结构的相关研究必不可少。本文对目前直升机平台及其支撑结构强度计算及其校核方法、研究现状以及碰撞问题的研究进行了总结和回顾。阐述了撞击问题仿真所应用的非线性有限元方法的相关理论和方法,翻译分析了几个主要船级社规范和直升机平台设计相关的规范和法规,并进行了对比和总结。介绍了本课题所依托的工程背景以及相关设计参数,对该型直升机平台作业时复杂的组合工况进行分析和梳理。根据工程图纸对直升机平台及其支撑结构和部分生活楼建立有限元模型,依据相关规范运用有限元软件MSC.Nastran对该型直升机平台及其支撑结构进行强度计算并校核。并对计算结果进一步分析指出了该型直升机平台及其支撑结构在服役时容易发生应力集中的部位,在设计时应对这些部位进行加强。冲击载荷是直升机平台及其支撑结构的重要载荷,查阅文献发现少有对这个问题的探讨和研究。直升机紧急降落时撞击直升机平台是一个复杂的瞬态响应过程,在研究大量相关问题的文献和船级社规范后,本文对直升机模型进行一定的简化,对直升机降落撞击直升机平台的过程利用非线性有限元软件MSC.Dytran进行了数值仿真。对直升机在紧急降落工况下以1.8m/s速度垂直撞击平台三个典型位置进行了仿真,详细分析了直升机平台及其支撑结构的撞击力、能量转化等问题。同时也对该撞击过程中的直升机平台及其支撑结构的强度进行了评估。结构在危险位置被撞击时仍然具有较大的剩余强度,所以在对本平台校核时采用《CAP437》中规定的冲击系数2.5是偏安全的,该直升机平台及其支撑结构还可以进一步优化,以减轻自重,节省钢材。同时由于该型直升机平台及其支撑结构的特点,不同的位置对直升机撞击后运动的影响是不一样的,因此紧急降落时应尽量选取一些对直升机平衡有利的位置。
【图文】：

然而，近年来随着人类科技的不断进步，海上装备制造业的不断发光转向海洋[1]。海洋的油气资源非常丰富，据美国地质调查局（USGS）不含美国）海洋待发现石油资源量（含凝析油）548 亿吨，待发现天然5 万亿立方米，分别占世界待发现油气资源量的 47%和 46%。因此，全球储量潜力巨大[2]，开发前景良好。统计，近 10 年来，我国新增石油产量约 50%来自海洋，2010 年甚至达到域油气储量十分可观，而且勘探开发还处于早中期，工业化前景广阔。海洋油气资源能增强石油自给能力、有效缓解国内油气供需缺口，同时海洋强国意义重大。因此，海洋工程装备的研究和开发对我国能源事业要。人类迈向海洋时代的今天，海洋装备制造业蓬勃发展。针对各种作业条装备应运而生，尤其针对海洋油气开发装备（如下图 1.1），它们种类繁，主要有导管架平台、半潜式钻井平台、自升式钻井平台、浮式生产储O）等等。

自升式钻井平台的直升机平台及其支撑结构强度研究

（如下图 1.2），平台可以依靠桩腿升降，通移动式平台，通常用于深度为 400 英尺（120 平台上装载动力、钻井机械、居住设备、器作业时，桩腿下放插入海底，平台及平台上海面的安全工作高度，，同时对桩腿预压，从井后平台下降到海面，拔出桩腿并全部提起，区。自升式钻井平台的优点是所需钢材较少行钻井作业。井平台作业逐步走向深水化。并且随着技术平台必将在钻井能力、工作水深、可变载荷将来在一些水域取代造价昂贵的半潜式钻井因此自升式钻井平台在当今海洋资源开发过发的过程中发挥着不可替代的作用，所以针的研究对象就是国内某船厂研发的 JU 某型自
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE951

【参考文献】