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南海张力腿平台优化选型研究

作　者: 李牧
导　师: 杨树耕
学　校: 天津大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 传统式张力腿平台延伸式张力腿平台海星式张力腿平台SESAM/WADAM软件动力响应长期预报
分类号: TE952
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 96次
引　用: 1次
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内容摘要

随着全球海洋石油工业不断向深海发展,我国南海深水油气开发日益受到关注。传统移动式平台的运动性能已经难以满足深水作业的要求,固定式及自重式平台的自重和工程造价又随着水深的增加而显著增大。因此,作为适应深海采油的新型平台——张力腿平台在国内外深水油气开发中得到广泛应用。首先,本文根据张力腿平台的结构特点、总体分类及国内外发展研究动态,确定选择比较的三种平台型式:传统式张力腿平台、延伸式张力腿平台及迷你海星式张力腿平台;然后,选取相同的环境条件、相同的平台上体重量与本体重量比值系数及相同的锚泊系统等前提条件;最后,运用DNV开发的船舶与海洋工程软件SESAM/ WADAM水动力模块计算在南海1500米水深波浪载荷条件下,创新性地横向比较三种型式张力腿平台的动力响应传递函数及平台响应长期预报幅值。分析了这三种平台各自的运动性能及优缺点,得出我国南海深水自主研发张力腿平台时,可以考虑采用延伸式张力腿平台的结构型式或者在此基础上向平台主体重量更轻的方向拓展。本文的工作为我国向南海深水海域开发油气资源选用何种型式张力腿平台提供最优的选型方案,进而为我国南海深海张力腿平台自主研发及结构型式创新提供一定的帮助。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 选题背景及意义  7-12
    1.1.1 张力腿平台产生和发展  8-9
    1.1.2 张力腿平台工作原理  9-10
    1.1.3 张力腿平台结构特征及分类  10-12
  1.2 国内外研究现状及发展  12-16
    1.2.1 传统类型张力腿平台  12-13
    1.2.2 延伸式张力腿平台  13-14
    1.2.3 海星式张力腿平台  14-15
    1.2.4 张力腿平台研究的集中问题  15-16
  1.3 本课题主要研究内容  16-17
第二章深海平台在随机海浪中的动力响应理论  17-23
  2.1 浮体在随机海浪中的流体动力问题  17-19
    2.1.1 浮体三维线性势流理论  17-18
    2.1.2 无航速浮体辐射和绕射理论  18-19
  2.2 张力腿平台随机响应研究  19-20
    2.2.1 一阶波频响应  19
    2.2.2 二阶差频及和频响应  19-20
    2.2.3 张力腿平台响应研究方法  20
  2.3 浮体随机运动响应预报  20-23
    2.3.1 随机海浪谱理论  20-21
    2.3.2 平台响应长期预报  21-23
第三章边界元方法及SESAM 软件简介  23-32
  3.1 边界元法概述  23
  3.2 SESAM 软件介绍  23-27
    3.2.1 水动力模块Wadam 简介  24-25
    3.2.2 水动力模块Wadam 模型  25-26
    3.2.3 The Panel Model  26
    3.2.4 The Morison Model  26-27
    3.2.5 The Mass Model  27
  3.3 张力筋腱单元模拟方程  27-29
  3.4 Wadam 水动力响应传递函数  29-30
  3.5 Wadam 中刚体运动方程  30
  3.6 Wadam 中波浪力求解方程  30-32
第四章南海张力腿平台结构选型  32-75
  4.1 设计海况条件  33-34
  4.2 型式一计算模型  34-35
  4.3 型式二计算模型  35-36
  4.4 型式三计算模型  36-38
  4.5 三种型式张力腿平台固有周期  38
  4.6 三种型式平台水动力响应分析  38-48
    4.6.1 作业工况下三种型式平台动力响应传递函数  39-43
    4.6.2 风暴工况下三种型式平台动力响应传递函数  43-48
  4.7 三种型式平台响应长期预报  48-73
    4.7.1 作业工况下三种型式平台响应的长期预报  48-61
    4.7.2 风暴工况下三种型式平台响应长期预报  61-73
  4.8 钻井作业对平台摇荡运动的要求  73-74
  4.9 小结  74-75
第五章南海三种型式张力腿平台运动性能比较  75-86
  5.1 三种型式张力腿平台运动性能比较  75-85
    5.1.1 作业工况下三种型式平台动力响应传递函数  75-78
    5.1.2 风暴自存工况下三种型式平台动力响应传递函数  78-80
    5.1.3 作业工况下三种型式平台响应的长期预报比较  80-82
    5.1.4 风暴工况下三种型式平台响应的长期预报比较  82-85
  5.2 小结  85-86
第六章结论  86-87
参考文献  87-89
发表论文和参加科研情况说明  89-90
致谢  90

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