混合定位系统系泊性能及推力分配的研究
发布时间：2021-01-03 07:00
如今,世界海洋油气开发逐渐向深海迈进,人们在深海工程上聚焦的目光越来越多。半潜式平台具有水线面小、甲板可变载荷大等优点,在海洋油气资源开发中得到了广泛的应用。在风、浪、流的联合作用下,半潜式平台在六个自由度方向上运动,锚泊定位系统和动力定位系统则作为平台定位和运动约束系统,限制平台在作业允许范围内移动,从而保证半潜式平台在作业工况和恶劣海况下的安全。本文以工作水深为1500米的某半潜式平台为对象进行水动力分析和定位系统性能研究,论文的主要研究内容包括以下三个方面:在经典AQWA中建立半潜式平台的水动力模型,采用三维势流理论计算平台在规则波作用下的频域运动响应,得到不同频率下的平台附加质量和辐射阻尼系数、各个方向和频率下的运动响应幅值算子（RAO）、一阶波浪力和二阶波浪力等水动力参数。通过数值模拟得到平台在频域下的水动力参数库,详细分析平台在六个自由度方向运动性能的相关规律。为研究锚泊线中串联浮子的位置和浮力大小对锚泊系统静力特性的影响,分别建立单根锚泊线和锚泊系统的静力分析模型,对浮子的位置和浮力大小进行参数化分析,得到不同位置和浮力大小的浮子对锚泊系统静力特性的影响。之后为了进一步分...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１海洋石油９８２??Ｔａｂ．?ｉ．ｌ?ＨＹＳＹ９８２??
涉及的锚泊系统系泊性能的分析方法以及半潜式平台水动力学分析??等理论进行介绍，包括锚泊系统静力分析、三维势流理论、频域分析和时域耦合分析等??分析方法。??２．?１?静力分析??２．１．１?分段外推法??分段外推法作为单根锚泊线静力分析常用的方法，在计算中可以考虑锚泊线的弹性??伸长以及海流力的作用。在对组合式锚泊线进行受力分析时，先将锚泊线均分为ｎ段，??每一微段的轴向刚度和浮容重相应的由其材料特性确定。将微段近似为直线并假设外力??都集中作用在微段的中心，任一微段的受力情况如图２．１所示。??ｖ?Ｔｉ??ｙｙ／ｌｄＬ．??＼Ｎｉ（ｌ＋￡ｉ）ｄｓ??Ｔｉ＾?Ｐｉｄｓ??图２．１微段的受力关系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｆｏｒｃｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏ?ｓｅｇｍｅｎｔ??根据受力平衡得到微段的受力关系：??Ｔｘ?Ｍ?＝?Ｔｘｉ?＋?Ｆｔ?ｃｏｓ?＾?（１?＋?￡？，?）ｄｓ?＋?ｓｉｎ?６＊．（１?＋?￡ｊ）ｄｓ?（２．１）??Ｔｚ?Ｍ?＝?．?＋?ｉ７；?ｓｉｎ?（１?＋?￡？．?）ｄｓ?－?ｃｏｓ?（１?＋?ｓｉ?）ｄｓ?－?Ｐｔｄｓ?（２．２）??式中，７；，，．、７；．，．分别为第／个微段的水平作用力和垂向作用力，７；，＋／分别为第ｚ＿＋／??个微段的水平作用力和垂向作用力；Ｆ，，Ｍ分别为第／微段受到的切向和法向海流力；??巧为第／个微段的浮容重；叹为第（个微段张力ｒ，？与水平方向的夹角；办为微段长度；??＆＝７７￡＞１，为微段的弹性伸长量，以，？为微段的轴向刚度。??由力的合成原则可得第／＋７个微段的张力：??－８?－??
?混合定位系统系泊性能及推力分配的研究???２．１．２?锚泊系统静回复力计算??如图２．３所示，选取海洋平台中心位置为坐标原点０，水平方向中线为Ｘ轴，纵向??中线为ｒ轴建立坐标系，以平台艏向为义轴正方向，平台左舷为７轴正方向。锚泊系统??分为４组对应由分布在平台上的４台锚绞机（编号为％，旳，砂Ｗ４），每台相邻锚绞机??之间的水平距离为仰，纵向距离为；；〇，每台锚绞机用于控制２根锚泊线（锚泊线编号依??次为ｈ－Ｌｉｉ），采用对称式布锚方式。??？?Ｖ?－．—ｒ１?＇■?？??■＼?／＇??Ａ．．??图２．３锚泊系统示意图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｏｒｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??假设有一外载荷作用于平台，使平台中心由０点移动到〇＇点，平台产生＆Ｔ１的位移，??位移方向为乂平台艏向在这一过程中会发生转动，转动的夹角为这是由于采用非??汇交锚泊系统所造成的。根据绕轴转动公式，可求出锚绞机在平台发生位移后的位置：??＝ｓｇｎ?ｓｉｎ（－＾?＋?－＾－〇?ｘ＾ｃｏｓ＾?＋?ｓｇｎ?ｓｉｎ（＾－＾－／）?ｘ＾－ｓｉｎ＾?＋?＜？ｃｏｓ／？（之?ｇ）??７＾．＝ｓｇｎ?ｓｉｎ（＾?＋?＾－〇?ｘ＾－ｓｉｎ＾?＋?ｓｇｎ?—?ｘｃｏｓ＾ｓｉｎ／？?（２．９）??式中，－Ｙ？．ｄｎｙｗ／分别表不为第／台锚绞机的横坐标值和纵坐标值，ｈｉ，２，３，４。??平台受外界干扰力的作用发生位移后，相比于初始状态，锚泊线的水平跨距因此会??发生改变，这段水平跨距的差值称为等效位移ＪＩ，其中：??ＡＬｊ?＝?＾（Ｘｍ－Ｘ／＋（ＹＷｉ－Ｙ／?－Ｌ?（２．１０）??式中，￥和ｙ；．分别为
【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜式平台水动力性能分析[J]. 徐静雯,雷林,张敏. 中国水运(下半月). 2019(09)
[2]基于人工神经网络的半潜平台动力定位系统推力分配策略研究[J]. 衣凡,王磊,李博,余尚禹. 海洋工程. 2019(04)
[3]基于遗传算法的半潜式平台动力定位系统动态约束可行域推力分配法[J]. 梁海志,乔东生,李芦钰,张纪刚,欧进萍. 船舶力学. 2018(10)
[4]多点锚泊定位系统布锚夹角的影响及优化分析[J]. 韩森,贾宝柱,孙文正,顾一鸣. 中国舰船研究. 2018(05)
[5]半潜式海洋平台水动力性能分析[J]. 严琦,郭建廷,杨弘炜,袁亚帅,杜钦. 中国水运(下半月). 2018(09)
[6]半潜式平台在外载荷下的位移计算与仿真[J]. 韩森,贾宝柱,顾一鸣. 舰船科学技术. 2018(15)
[7]基于系统仿真的常见构型半潜式钻井平台频域分析[J]. 陈博,喻志勇,吕勇,李骁健. 系统仿真学报. 2018(03)
[8]基于分段外推法的锚泊定位悬链线浮子的影响[J]. 韩森,贾宝柱,朱瑞景. 大连海事大学学报. 2018(01)
[9]锚泊静回复力刚度和阻尼水平对深水浮式平台运动响应的影响[J]. 樊天慧,乔东生,闫俊,欧进萍. 中国造船. 2015(04)
[10]水深对半潜式平台水动力性能及波浪载荷的影响[J]. 霍发力. 船舶工程. 2014(06)
硕士论文
[1]半潜式平台水动力性能分析与优化设计[D]. 白云山.大连理工大学 2014
[2]半潜式平台运动性能与参数敏感性分析[D]. 杨立军.上海交通大学 2009
本文编号：2954537
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１海洋石油９８２??Ｔａｂ．?ｉ．ｌ?ＨＹＳＹ９８２??
涉及的锚泊系统系泊性能的分析方法以及半潜式平台水动力学分析??等理论进行介绍，包括锚泊系统静力分析、三维势流理论、频域分析和时域耦合分析等??分析方法。??２．?１?静力分析??２．１．１?分段外推法??分段外推法作为单根锚泊线静力分析常用的方法，在计算中可以考虑锚泊线的弹性??伸长以及海流力的作用。在对组合式锚泊线进行受力分析时，先将锚泊线均分为ｎ段，??每一微段的轴向刚度和浮容重相应的由其材料特性确定。将微段近似为直线并假设外力??都集中作用在微段的中心，任一微段的受力情况如图２．１所示。??ｖ?Ｔｉ??ｙｙ／ｌｄＬ．??＼Ｎｉ（ｌ＋￡ｉ）ｄｓ??Ｔｉ＾?Ｐｉｄｓ??图２．１微段的受力关系??Ｆｉｇ．?２．１?Ｆｏｒｃｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍｉｃｒｏ?ｓｅｇｍｅｎｔ??根据受力平衡得到微段的受力关系：??Ｔｘ?Ｍ?＝?Ｔｘｉ?＋?Ｆｔ?ｃｏｓ?＾?（１?＋?￡？，?）ｄｓ?＋?ｓｉｎ?６＊．（１?＋?￡ｊ）ｄｓ?（２．１）??Ｔｚ?Ｍ?＝?．?＋?ｉ７；?ｓｉｎ?（１?＋?￡？．?）ｄｓ?－?ｃｏｓ?（１?＋?ｓｉ?）ｄｓ?－?Ｐｔｄｓ?（２．２）??式中，７；，，．、７；．，．分别为第／个微段的水平作用力和垂向作用力，７；，＋／分别为第ｚ＿＋／??个微段的水平作用力和垂向作用力；Ｆ，，Ｍ分别为第／微段受到的切向和法向海流力；??巧为第／个微段的浮容重；叹为第（个微段张力ｒ，？与水平方向的夹角；办为微段长度；??＆＝７７￡＞１，为微段的弹性伸长量，以，？为微段的轴向刚度。??由力的合成原则可得第／＋７个微段的张力：??－８?－??
?混合定位系统系泊性能及推力分配的研究???２．１．２?锚泊系统静回复力计算??如图２．３所示，选取海洋平台中心位置为坐标原点０，水平方向中线为Ｘ轴，纵向??中线为ｒ轴建立坐标系，以平台艏向为义轴正方向，平台左舷为７轴正方向。锚泊系统??分为４组对应由分布在平台上的４台锚绞机（编号为％，旳，砂Ｗ４），每台相邻锚绞机??之间的水平距离为仰，纵向距离为；；〇，每台锚绞机用于控制２根锚泊线（锚泊线编号依??次为ｈ－Ｌｉｉ），采用对称式布锚方式。??？?Ｖ?－．—ｒ１?＇■?？??■＼?／＇??Ａ．．??图２．３锚泊系统示意图??Ｆｉｇ．?２．３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍｏｏｒｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??假设有一外载荷作用于平台，使平台中心由０点移动到〇＇点，平台产生＆Ｔ１的位移，??位移方向为乂平台艏向在这一过程中会发生转动，转动的夹角为这是由于采用非??汇交锚泊系统所造成的。根据绕轴转动公式，可求出锚绞机在平台发生位移后的位置：??＝ｓｇｎ?ｓｉｎ（－＾?＋?－＾－〇?ｘ＾ｃｏｓ＾?＋?ｓｇｎ?ｓｉｎ（＾－＾－／）?ｘ＾－ｓｉｎ＾?＋?＜？ｃｏｓ／？（之?ｇ）??７＾．＝ｓｇｎ?ｓｉｎ（＾?＋?＾－〇?ｘ＾－ｓｉｎ＾?＋?ｓｇｎ?—?ｘｃｏｓ＾ｓｉｎ／？?（２．９）??式中，－Ｙ？．ｄｎｙｗ／分别表不为第／台锚绞机的横坐标值和纵坐标值，ｈｉ，２，３，４。??平台受外界干扰力的作用发生位移后，相比于初始状态，锚泊线的水平跨距因此会??发生改变，这段水平跨距的差值称为等效位移ＪＩ，其中：??ＡＬｊ?＝?＾（Ｘｍ－Ｘ／＋（ＹＷｉ－Ｙ／?－Ｌ?（２．１０）??式中，￥和ｙ；．分别为
【参考文献】：
期刊论文
[1]半潜式平台水动力性能分析[J]. 徐静雯,雷林,张敏. 中国水运(下半月). 2019(09)
[2]基于人工神经网络的半潜平台动力定位系统推力分配策略研究[J]. 衣凡,王磊,李博,余尚禹. 海洋工程. 2019(04)
[3]基于遗传算法的半潜式平台动力定位系统动态约束可行域推力分配法[J]. 梁海志,乔东生,李芦钰,张纪刚,欧进萍. 船舶力学. 2018(10)
[4]多点锚泊定位系统布锚夹角的影响及优化分析[J]. 韩森,贾宝柱,孙文正,顾一鸣. 中国舰船研究. 2018(05)
[5]半潜式海洋平台水动力性能分析[J]. 严琦,郭建廷,杨弘炜,袁亚帅,杜钦. 中国水运(下半月). 2018(09)
[6]半潜式平台在外载荷下的位移计算与仿真[J]. 韩森,贾宝柱,顾一鸣. 舰船科学技术. 2018(15)
[7]基于系统仿真的常见构型半潜式钻井平台频域分析[J]. 陈博,喻志勇,吕勇,李骁健. 系统仿真学报. 2018(03)
[8]基于分段外推法的锚泊定位悬链线浮子的影响[J]. 韩森,贾宝柱,朱瑞景. 大连海事大学学报. 2018(01)
[9]锚泊静回复力刚度和阻尼水平对深水浮式平台运动响应的影响[J]. 樊天慧,乔东生,闫俊,欧进萍. 中国造船. 2015(04)
[10]水深对半潜式平台水动力性能及波浪载荷的影响[J]. 霍发力. 船舶工程. 2014(06)
硕士论文
[1]半潜式平台水动力性能分析与优化设计[D]. 白云山.大连理工大学 2014
[2]半潜式平台运动性能与参数敏感性分析[D]. 杨立军.上海交通大学 2009
本文编号：2954537
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