半潜式靠泊平台运动特性研究

论文摘要

半潜式靠泊平台是一种新型的海上柔性靠泊系统,具有优良的性能和相对较低的造价,将是我国未来近海油气开采的平台类型之一。半潜式靠泊系统在船舶靠泊时是通过其靠泊平台的变位进行吸能的,因而船舶与平台之间的相互作用力较传统通过固定码头橡胶护舷进行靠泊的方式要小。本文介绍了半潜式靠泊系统的工作原理及其特性,并建立了波浪作用下半潜式靠泊平台的运动模型,运用特征函数展开和匹配渐进法对单柱的速度势进行求解,并得到半解析解。在柔性靠泊系统模型试验的基础上,对影响船舶系(靠)泊的船速、载况、水深和净浮力等因素进行了详细的分析,进而得出了半潜式靠泊平台的运动规律。(1)通过模型试验,运用频谱分析方法得出半潜式柔性靠泊平台在静水中摇摆运动固有周期为15s左右。常见海浪的波周期都集中在7～12s,因此,柔性靠泊平台的运动固有周期能够避开波能集中的常见海浪的频域范围。(2)无波浪或有波浪靠泊时,随着船舶的靠泊速度、载重量的增大,柔性靠泊系统靠泊平台的位移随之增大,锚链张力也随之增大,护舷撞击力相应地也就越大。本柔性靠泊系统靠泊时船速不宜小于4链也不宜大于10链,主要是由于船速较小时靠泊平台的吸能作用将不能体现,而船速较大时撞击力也较大。(3)波浪作用下系泊时,水深越大,柔性靠泊平台的位移越大,护舷受到的撞击力也就越大,锚链张力也随着水深的增大而大幅度增大。(4)波浪作用下系泊时,增加浮筒净浮力,可以增加锚链预张力由此增加靠泊平台的刚度,使其位移控制在设计范围内。但净浮力过大,会大幅度增大锚链的张力,所以能否合理的控制净浮力是柔性靠泊平台成功与否的关键。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 柔性系泊发展概况
• 1.3 国内外研究现状及存在的问题
• 1.4 半潜式柔性系泊系统简介
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 理论基础
• 2.1 概述
• 2.1.1 Laplace方程
• 2.1.2 Bernoulli方程
• 2.1.3 线性势流理论
• 2.1.4 波浪力计算方法
• 2.2 数学模型
• 2.2.1 靠泊平台运动模型
• 2.2.2 锚链线模型
• 2.2.3 锚链线模型计算
• 2.2.4 锚泊平台运动模型
• 2.2.5 锚链平台系统耦合计算
• 2.3 水动力系数计算
• 2.3.1 基本假设和坐标系
• 2.3.2 流场速度势的求解
• 2.3.3 柱群水动力系数计算
• 2.4 频谱分析
• 2.4.1 快速傅立叶变换（FFT）
• 2.4.2 利用FFT分析时域连续信号频谱
• 2.4.3 利用FFT进行信号消噪
• 第三章 模型试验
• 3.1 试验目的
• 3.2 试验设备
• 3.3 量测仪器
• 3.4 相似准则
• 3.5 模型设计
• 3.6 试验组次安排与试验方法
• 3.6.1 试验组次安排
• 3.6.2 试验方法
• 第四章 靠泊平台运动特性试验分析
• 4.1 半潜式靠泊平台固有周期分析
• 4.2 半潜式靠泊平台运动特性试验分析
• 4.2.1 靠泊工况下半潜式靠泊平台运动特性试验分析
• 4.2.2 系泊工况下半潜式靠泊平台运动特性试验分析
• 4.3 半潜式靠泊平台护舷撞击力与浮筒位移的关系
• 4.3.1 靠泊工况下半潜式靠泊平台护舷撞击力与位移试验分析
• 4.3.2 系泊工况下半潜式靠泊平台护舷撞击力与位移试验分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢