基于商用6 MW半潜式风力机的水池模型试验研究

在水池开展浮式风力机的风浪耦合模型试验时,需要保证其平台结构运动响应及气动性能的准确及可靠。近几年的试验大多基于概念风力机和理想海况开展,无法真实反映商用风力机所遇实际外场工况。另外,以往大多试验均在拖曳水池或海洋工程水池中进行,无法完整复现所有必需的真实海况。为研发真实海上浮式风力机,本团队基于一种商用6 MW风力机进行缩尺模型设计,综合多种海况,在荷兰MARIN实验室的两个水池中开展一系列重现真实风力机工况的模型试验。本文介绍了该试验的样机模型参数、试验场所、试验方案、试验布置等,并对固定式风力机在定常风作用下的气动性能、漂浮式风力机在规则波和定常风作用下的气动性能,以及平台运动响应的试验数据进行简要分析。试验发现：在相似工况下,漂浮式风力机叶轮所受推力比固定式风力机大;波浪及气流扰动是影响浮体平台六自由度运动的主要因素。     

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。     

风电安装平台海工吊与绕桩吊组合方式研究

为提高自升式风电平台的吊重能力，提出了一种海工吊主吊+绕桩吊辅吊的吊机组合方式。首先，基于莫里森方程和确定的规则波分析方法，计算结构的风、浪、流载荷，并将获得的环境载荷施加在平台结构模型上；然后，利用有限元软件进行结构强度分析，获得桩腿的支反力及结构的应力计算结果；最后，在2台吊机同时作业组合工况下，环境载荷的方向与主吊机方向一致时，对其进行强度分析。结果表明：操作工况下，桩腿的最小预压载、单腿支持能力及平台的桩腿整体能力满足要求；正常作业工况下，平台的设计满足中国船级社(CCS)要求；平台的结构强度满足要求。     

系泊多体海上平台非线性动力特性研究

海上浮式平台通常由多个大型浮体模块柔性连接,组成一个典型的刚柔流耦合的多振子网络系统。本文从网络动力学角度研究多体浮式海上平台,通过龙格库塔法求解海上浮式平台运动微分方程,得到海洋平台运动响应随连接件刚度变化情况。数值结果表明,连接件刚度变化使得多体海上浮式平台表现出丰富的非线性动力特性现象,例如幅值跳跃、分岔、混沌等现象。为进一步揭示非线性浮式平台的集体动力学行为,作出浮块在各响应阶段对应的时域图和相图比较。本文得到的初步研究结果及研究方法,可为大型海上浮体结构初步设计提供理论参考。     

非对称半潜式起重平台流载荷数值分析

基于计算流体力学(CFD)软件FINE/MARINE对非对称半潜式起重平台的流载荷进行了研究,完成了流向角0°～360°(间隔15°)共计25种工况下平台流载荷的计算。重点对流载荷随流向角的变化规律、载荷系数及平台附近流场分布等特性进行了研究。结果表明,在来流速度相同的情况下,流向角变化对平台周围流场分布有较大影响,60°流向角时平台的流载荷最大。通过平台在自由面上的流场分布,可以分析流载荷的变化规律。     

半潜式平台结构屈曲强度评估

半潜式平台是海洋工程领域重要的浮式装置,采用直接计算法对某半潜式平台结构的屈曲强度进行了评估.首先,对半潜式平台结构进行有限元模型化,然后根据海况不同将静水、正常工作和风暴自存三种状态划分为48种计算工况,利用频域内的三维线性水动力理论和设计波法计算半潜式平台在各工况下的波浪载荷,同时考虑各工况下的莫里森力、风载荷、锚链预张力、吊车载荷和钻井载荷等载荷,进而计算平台在48种工况下的应力响应.最后根据ABS规范对平台结构进行屈曲强度校核.结果表明,屈曲强度是平台结构强度的重要指标之一,应在设计时给予合理评价,评估结果可为半潜式平台设计开发提供参考.     

深水半潜平台的环境载荷分析

通过对南海水域环境下的深水式半潜生产平台的自存和作业两种工况的风载荷、波浪载荷和海流载荷计算,得到该平台的环境载荷特点,从计算结果看,风载荷、流载荷和波浪载荷对平台的影响相近,因此,在确定系泊系统的设计时,这三个因素的影响都不可忽视。     

350 ft自升式平台站立工况总体分析

自升式钻井平台在工作时处于站立状态,所有环境载荷和重量载荷都由桩腿承担.平台站立工况的总体分析在平台设计中占有非常重要的地位,它直接确定了在设计环境载荷下,平台的抗倾覆能力,预压载量,桩腿强度和抬升,锁紧机构能力.本文以某350 ft自升式钻井平台为例,阐述了采用有限元计算方法,进行站立工况总体分析的方法和步骤.     

半潜式平台横撑波浪抨击载荷下结构强度分析

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑半潜式平台承受的风载荷、流载荷和波浪载荷等共同作用,以及采用锚泊系统的全尺度模拟,以某典型半潜式平台为例,利用Ansys-AQWA软件对半潜式平台横撑在波浪砰击载荷下的响应进行非线性数值分析。针对抨击工况中的10个子工况结果,以90%的Gumble分布值作为最终的平台横撑波浪砰击载荷。并运用此分析结果,结合横撑在总体结构强度的应力分布,分析了半潜式平台横撑在考虑波浪砰击下的结构强度。通过数值模拟研究表明:波浪砰击对横撑的影响很大,在横撑的结构强度分析中应充分考虑。     

工作水深对半潜式平台气隙影响的敏感性研究

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑平台承受的风、浪、流环境载荷及全尺度锚泊系统,以一典型双浮体四立柱半潜式平台为例,对半潜式平台气隙响应进行了非线性数值分析.考虑到时域内模拟随机波时存在不稳定性,在每种工况下进行了10个子工况,以90%的Gumble分布值作为最终的平台气隙结果.通过数值模拟研究表明:在300、400、500 m工作水深中,相同的环境条件、锚链参数,以及相同的预紧力工况下,45o、90o和180o三个方向在时域内的平台气隙结果显著不同,工作水深对平台气隙影响非常敏感,在平台设计过程中应充分考虑水深的影响.     

某FPSO庇护所结构设计及探析

文章对操作条件下的爆破载荷、运输条件下甲板涌浪和撞击载荷,以及正常操作条件下的吊柱载荷进行了有限元分析,经FEMAP软件计算可知,操作条件下的爆破载荷、运输条件下甲板涌浪和撞击载荷的应力值均符合要求,吊柱载荷工况下,吊梁应安装在主甲板上,反力传递到舱壁的影响很小,接近0。根据结果,最大变形量为6.475 mm;最大变形区位于前防护罩防爆墙上门开口自由边缘附近。对海上浮式生产储油轮(FPSO)中正常工况下的庇护所结构有限元计算,具有一定的实用参考价值。     

自升式起重平台站立工况总体特性研究

采用有限元计算方法针对起吊能力800t的自升式起重平台站立状态在设计环境载荷作用下的桩腿强度、桩靴支反力、锁紧装置承载力、抗倾稳性及风、浪、流载荷影响因子等内容进行了分析研究,结果表明环境载荷作用方向90°时,桩腿UC值(实际应力与许用应力之比值)最大,对平台桩腿结构最为不利;风、浪载荷对桩腿UC值影响颇大,正确计算风、波浪载荷对平台结构安全评估有重要意义。     

半潜式拆解平台的运动响应分析

随着海上石油平台逐步进入报废期,将其安全拆解变得越来越重要,对拆解平台的研究成为海工研究的重要方向。以一艘半潜式拆解平台为研究对象,采用数值分析的方法建立了拆解平台的数值仿真分析模型,分析不同工况时风、浪、流等环境载荷作用下平台的运动响应。借助水动力分析软件AQWA,对考虑吊重作用的系泊状态下的平台进行时域分析。结果表明:吊重的存在对平台的运动响应会产生一定增大作用,系泊缆的加长(系泊缆长度1500 m)更利于平台的稳定。     

拖航工况下半潜式平台横撑波浪砰击特性试验研究

半潜式平台在拖航过程中会不断承受着波浪砰击,同时在船级社规范中明确规定结构强度在分析时波浪砰击不可忽略.拖航工况下影响平台横撑结构波浪砰击载荷因素较多,非线性更为突出,目前的数值分析方法很难非常精确地模拟平台拖航工况下的砰击载荷特性.论文通过模型试验方法研究了半潜式平台在拖航状态下不同位置处、不同拖航速度、不同波高和波...     

畸形波作用下半潜平台运动响应研究

海洋结构物的水动力性能研究对于安全、经济的工程设计至关重要.近年来,由海浪巨大波浪引起的事故越来越多地见诸报道,因此,有必要深入研究波浪尤其是畸形波对结构物产生的载荷及运动响应.海上浮式平台的运动响应与系泊载荷密切相关,而文中的出发点正是研究在何种波浪条件下会引起平台的最大运动响应.通过对一座设计作业水深为500 m的半潜式平台进行频域计算,获得了平台在自由漂浮状态下的响应函数(RAO),并与实验数据进行了比较.通过时域模拟,获得了新年波和"三姐妹"波作用下的平台运动响应,研究了畸形波的存在对于平台运动的影响.此外,还研究了畸形波中最大波峰值及连续大波的出现间隔对平台垂荡和纵摇运动的影响,可为后续研究和工程设计提供参考.     

畸形波作用下半潜平台运动响应研究（英文）

海洋结构物的水动力性能研究对于安全、经济的工程设计至关重要。近年来,由海浪巨大波浪引起的事故越来越多地见诸报道,因此,有必要深入研究波浪尤其是畸形波对结构物产生的载荷及运动响应。海上浮式平台的运动响应与系泊载荷密切相关,而文中的出发点正是研究在何种波浪条件下会引起平台的最大运动响应。通过对一座设计作业水深为500 m的半潜式平台进行频域计算,获得了平台在自由漂浮状态下的响应函数(RAO),并与实验数据进行了比较。通过时域模拟,获得了新年波和"三姐妹"波作用下的平台运动响应,研究了畸形波的存在对于平台运动的影响。此外,还研究了畸形波中最大波峰值及连续大波的出现间隔对平台垂荡和纵摇运动的影响,可为后续研究和工程设计提供参考。     

自升式平台拖航工况下运动响应预报

拖航工况是自升式平台结构安全评估的重要工况之一,惯性载荷是拖航工况评估中必须考虑的载荷之一,其计算通常依靠假定平台做简谐运动来实现,而这种假定是否可靠是未知的。为确定拖航工况下自升式平台所遭受的惯性载荷,文中利用SESAM软件及线性势流理论直接数值求解平台的运动响应RAO,并对垂荡、横摇和纵摇进行预报,将预报结果与简谐运动的假定进行比较。根据比较可知,简谐运动的假定是非常保守的假定。     

海上浮式风电塔筒涂装工艺方案研究

针对海上浮式风电塔筒在海上浮式风电站运行过程中一直处于复杂恶劣的腐蚀环境之中的情况,开展海上浮式风电塔涂装工艺方案研究。从对海上浮式风电塔筒的腐蚀环境分析入手,结合涂层试验、海上挂片试验等结论,构建海上浮式风电塔筒的防腐体系及具体涂层方案,提出科学的海上浮式风电塔筒筒节分(总)段涂装工艺步骤,最终实现对海上浮式风电塔筒的有效防腐。     

基于反步控制的半潜平台动力定位数值计算研究

装配动力定位系统的浮式结构物由于受到风、浪、流等交变载荷影响，其运动具有明显时滞和非线性特性，为克服传统控制策略抗干扰能力差对动力定位控制性能的影响，文章基于反步法，对动力定位系统进行了控制器设计研究，针对波浪及流外载荷形成的有界干扰问题，采用自适应策略进行估计补偿。并借助Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。最后以某深水半潜平台为对象，对其不同工况下动力定位作业进行了数值计算研究，验证了所设计控制器具有良好的鲁棒性，可为后续动力定位模型试验及实船控制器设计提供理论支撑。     

海上浮式核电平台集成监测系统

海上浮式核电平台是"海、核、堆、船"四位一体的全新领域,系统复杂,还要适应海洋的特殊环境条件。海上浮式核电平台集成监测系统分为监测系统、数据采集系统和监测系统软件,监测系统对整个海上浮式核电平台的状态信息进行数据采集,将信息传输至数据采集系统,数据采集系统将传感器的有效数据通过串口通信模块发送给监测系统软件,数据处理模块对串口通信模块接收的数据进行计算和处理,界面显示模块接收数据处理模块传输过来的数据,在界面显示模块上显示数据。当监测系统软件收到监测数据后,可通过动中通卫星发送给陆上营运单位和环境保护部门,陆上的营运单位和环境保护部门可以同时收到浮式核电平台的监测数据,为营运单位开展的辐射环境监测和环境保护部门的双轨监测提供支持。本文的海上浮式核电平台集成监测系统基本涵盖海上浮式核电平台监测的主要方面。