自升式钻井平台风载荷研究

以海洋钻井平台风载荷计算为研究对象,将船级社规范、CFD计算流体力学计算、风洞试验和一种土木工程方法分别应用于一自升式海洋钻井平台的风载荷计算,并详细比较了各方法间存在的差异,比较论证了土木工程方法作为自升式钻井平台风载荷计算的参考价值。     

自升式钻井平台环境载荷及结构强度

对自升式钻井平台的环境载荷和结构强度进行了介绍。给出了环境载荷的主要组成部分及计算方法,对水动力载荷所引起的动态放大效应和由于平台水平位移而产生的P-DELTA效应加以了说明。针对拖航状态下桩腿承受很大的动力作用,还论述了油田拖航和远洋拖航状态下桩腿强度的计算方法,最后以谱分析方法为例,给出了结构疲劳强度分析的一般步骤。     

自升式钻井平台环境载荷图的计算及应用

自升式钻井平台在工作时处于站立状态，平台承受自重、可变载荷等抬升重量的载荷以及风、浪、流等环境载荷。在不同的环境载荷下，平台桩腿可承受的抬升重量是不同的，导致了不同环境载荷下的可变载荷的不同。环境载荷图通过分析不同环境载荷下平台的稳性、强度以及抬升／锁紧设备的极限能力，来确定不同环境载荷下的许用可变载荷肼用抬升重量。环境载荷图是自升式平台操作手册的重要组成部分。     

自升式钻井平台风载荷试验研究

由于风载荷的计算方法不准确,基于自主设计的自升式钻井平台,首次在国内风洞实验室进行了平均风静力的实验研究。首先根据模型设计相似性要求对包括钻井平台的风载荷进行了模拟实验,主要通过气动测量系统获得相关数据,然后与根据规范的计算结果进行了对比分析,最后建议对计算分析方法进行修正,为钻井平台优化设计奠定了基础。     

自升式钻井平台动态响应研究

综合考虑风浪流等环境载荷、桩靴与土壤之间的相互作用行为及静水压力和波浪动压力所引起的浮力效应的影响,运用有限元软件模拟了自升式钻井平台的动态响应过程,获得了0°环境载荷作用下自升式钻井平台的船体位移、桩腿危险处应力、桩靴载荷的变化规律。研究结果表明:自升式钻井平台的动态响应周期约为38s,是波浪周期的2.8倍,且在环境载荷作用角度为30°时,船体位移峰值最大,而位移均值在45°时最大。     

桩基建模方法对自升式钻井平台动力响应的影响

随着海洋油气开采作业水深的不断增加,海洋平台固有频率随之降低,易与相同频率成分的波浪产生共振,因此对平台动力响应特性研究是非常有必要的,而桩基模型在平台动力响应分析中发挥着关键作用。以某400英尺自升式钻井平台研究对象,基于等效建模的思想,分别建立了固支桩基、铰接桩基、线性弹簧桩基及非线性弹簧桩基四种有限元模型,并对其进行静力分析、模态分析及瞬态动力学分析,通过对比得到的振动频率、动力放大因子及波流惯性力,得出弹簧桩基模型在平台动力响应分析中的有效性及合理性结论。     

自升式钻井平台钻台结构强度研究

钻井包作为钻井平台的核心之一,设计中对其主要结构钻台的强度分析显得尤为重要。本文利用了有限元法,结合平台钻井工艺要求,综合考虑所有作业及环境载荷,对某400英尺自升式钻井平台在各作业工况下的钻台结构强度进行了计算分析,获得了钻台主要结构的应力和变形分布。依据规范选取材料许用应力,对结构强度进行了分析;并深入探讨了其边界条件的选取及各种载荷的计算和施加方法。     

随机波浪载荷作用下深水自升式海洋平台动力响应分析

基于有限元方法,建立了深水自升式海洋平台的数学模型。结合线性化的莫里森方程和随机波浪理论,采用谱分析方法计算随机波浪栽荷。以某典型深水自升式海洋平台为原型,利用ANSYS有限元软件建立了平台的有限元模型。在此基础上,对平台结构分剐进行了的模态分析和动力响应分析,分析得到了平台的频率特性和动力特性。     

自升式悬臂梁钻井平台初探

主要阐述了自升式钻井平台悬臂梁的两种结构形式特点,以及目前我国新建自升式钻井平台的选型目标。     

基于SESAM软件的自升式平台波浪载荷计算分析

基于SESAM软件计算自升式平台的波浪载荷。针对站桩状态的波浪载荷计算,需要选取环境参数、波浪理论和水动力系数;针对航行状态的波浪载荷计算,需要建立湿表面模型与质量模型、设置参数和预报波浪载荷。计算方法对其他类似结构的设计具有一定的指导意义。     

环境荷载共同作用下自升式平台地震响应分析

自升式海洋平台是海上施工的重要设备,其造价昂贵、设计复杂,承受着复杂的环境荷载作用。目前关于地震对其作用的研究还较少,有必要进行地震与风、浪、流等荷载对自升式平台的动力分析研究。文中在考虑流体附加质量及地基土体抗转效应的前提下,建立了适合动力分析的海洋平台计算模型,并利用弹塑性时程分析方法研究了其在地震及其他环境荷载共同作用下的动力响应。结果表明环境荷载作用方向对现役自升式海洋平台的抗震性能有着较大的影响,在平台结构抗震性能评估中应予以重视。     

高弹性橡胶联轴器在脉冲负载作用下的动态响应分析

根据某消磁电站的需要对高弹联轴器的动态特性进行分析,建立双质量的等效转振系统以及相应的动力学方程组。在建立系统振动微分方程的基础上,对高弹性联轴器在脉冲载荷和柴油机输出转矩同时作用下的响应进行数值分析,分析其扭转角度的变化,即第一个脉冲周期的扭转角度峰值响应发生在开始作用时和扭矩达到最大时,最后达到稳态。     

环境激励下自升式海洋平台损伤诊断

为探究适用于海洋平台结构的有效损伤诊断方法,针对某自升式平台的比例模型开展环境激励下损伤诊断试验研究。分别采用频域法中的增强频域分解法和时域法中的随机子空间法处理测试数据,提取前三阶的固有频率、振型和阻尼比等模态参数,并结合频率和振型识别结果计算节点柔度矩阵。通过分析平台模型模态参数和节点柔度矩阵的变化率,识别预先设置的结构损伤。试验结果表明,两种模态识别方法均能有效识别环境激励下的平台模型模态参数,其中利用固有频率变化率能够有效判断结构是否产生损伤,利用振型和柔度矩阵的变化率能够实现损伤的准确定位。     

两船在波浪载荷作用下的运动响应分析

基于波浪辐射／绕射理论,利用水动力分析软件AQWA研究两船在波浪作用下的运动响应特性,给出驳船受浮式生产储油船(FPSO)影响时的附加质量和辐射阻尼,分析了驳船的漂移力和运动响应。计算结果表明．当两船间距为5 m 时驳船的附加质量比间距为10 m 时的值大2倍多．驳船的附加质量和阻尼随着间距的减小逐渐增大：在间距30 m 时,驳船的速度越小所受的漂移力就越大．并且驳船的横摇和首摇运动就越剧烈。     

脉冲负载下高弹联轴器瞬态特性分析

以应用于脉冲柴油机发电机组中的高弹联轴器为研究对象,采用CATIA建立高弹联轴器的精确三维模型,利用Hyper Mesh对模型进行有限元网格划分,再导入到ANSYS进行校核分析,通过有限元方法仿真分析高弹联轴器的瞬态动态特性,并校核该高弹联轴器在机组工作中的轴向位移、径向位移及扭转角度。     

深水半潜式平台运动响应及截面波浪载荷模型实验研究

半潜平台在恶劣的海洋环境中将承受极端的环境载荷,从而导致相应的大幅运动,截面载荷以及系泊力。文章对一艘系泊在南海的典型半潜平台进行了综合试验研究。为了测量中纵剖面上的波浪载荷,半潜平台模型从中纵剖面处被剖开,并用3个六分力传感器进行连接。结果表明,当波浪周期在10 s附近时,中纵剖面处的截面传递函数达到最大值。而低频长波以及差频波浪成分对剖面载荷影响很小。文中还分别针对仅有波浪作用的海况和风、浪、流联合作用的海况,对半潜平台的运动和载荷情况进行了研究,发现风和流对平台波频运动影响较小,而对于低频运动,其影响要大于波浪作用。随着风和流的出现,中纵剖面的剪切力,分离力以及垂向弯矩增幅分别可达127.07%,51.87%和45.77%。与此同时,在风、浪、流的联合作用下,最大锚链力与锚链的破断强度比值达到了62.3%,接近规范中66.6%的限制。     

自升式风电安装平台插桩过程中的耦合作用

以某自升式风电安装平台和其临近的固定平台为研究对象,探讨风电安装平台桩靴入泥带来的挤土荷载与环境荷载的耦合作用对平台桩基强度的影响。分析结果表明:在靠近泥面一定范围之内,在进行导管架钢桩设计时必须考虑挤土荷载与环境荷载的耦合作用,以满足导管架平台桩基的强度要求。     

FX自升式平台拖航稳性研究

自升式平台在拖航移位时,大部分桩腿位于平台上部,受风面积很大,在平台拖航移位过程中会受到很大的风倾力矩,有可能导致平台倾覆,故需对平台拖航进行稳性分析研究,确保平台拖航安全。本文提出了一种利用Moses软件对FX自升式平台进行完整稳性和破舱稳性分析的方法,该方法简单实用,计算效率高。使用该方法分析平台稳性,得出如下结论：自升式平台的吃水越大,其稳性越差;FX平台完整稳性的危险风向角为15度,破舱稳性的危险风向角为120度,最危险的破舱组合为压载舱2和4。论文成果可为类似平台的稳性分析提供参考,为平台的安全拖航提供技术支持。     

考虑外环境影响的船舶操纵模拟自动舵系统

自动舵系统是建立船舶操纵离线模拟模型所要解决的关键因素之一,本文给出了一种船舶操纵模拟自动舵系统,该系统可以对船舶出入港时受到的复杂载荷,如风,浪,流,限制性航道等做出合理反应,可以应用于船舶出入港操纵运动的离线模拟中。