张力腿平台的环境荷载及响应

通过对张力腿平台的资料分析和案例模拟研究，概括了张力腿平台的环境荷载，探讨了平均环境荷载、波频荷载、低频荷载和高频荷载对张力腿平台运动的影响，分析了张力腿平台的运动特点，介绍了环境荷载与平台响应计算中所涉及到的关键因素以及世界上通用的设计规范，提出了开展我国深水海域开发研究的建议。     

张力腿平台总强度分析关键技术研究

张力腿平台总强度分析是确定在危险工况及环境载荷下平台的结构性能,对平台服役期寿命、安全运行至关重要。文中针对张力腿平台独有的特点,深入研究了张力腿平台总强度计算载荷及工况、张力筋腱的模拟和腐蚀余量,以及安全系数的选取等关键技术;采用有限元法对某深水张力腿平台波浪载荷与总强度进行计算,根据应力结果确立了该类平台总强度主控工况、载荷传递路径与关键结构,同时结合该类平台特点分析设计波的确定以及考虑张力筋腱刚度影响的边界条件设置方法。     

海洋工程装备关键技术和支撑技术分析

针对主要海洋工程装备,特别是深水海洋工程装备,从技术研究的角度,阐述了自升式钻井平台、半潜式钻井平台、钻井船、张力腿平台、立柱式平台、浮式生产储卸油装置、海洋工程作业船、海洋工程辅助船等关键技术的技术特征及技术研究内容,以及动力定位系统、深水锚系泊系统等支撑技术的技术特征及技术研究内容。     

张力腿平台救生设备布置

考虑到张力腿平台属于浮式结构,对于整套安全系统的要求较高,而目前缺乏张力腿平台救生设备布置的相关规范,通过规范比选及设备选型制定较为合理的救生设备布置方案,明确张力腿平台救生设备布置应遵循IMO MODU规范的相关要求。     

深水海洋平台张力腿涡激非线性振动响应研究

本文研究了深水张力腿平台的张力腿在不均匀流及波、流联合作用下由涡串激起的横向振动。在数学模型中既考虑由于平台的升沉运动而产生的中心激振,又计及流体平方阻尼力作用。文中采用多项Galerkin法和数值积分以及Runge-Kutta法进行数值解。以Conoco′s Hutton张力腿平台为例,计算了结构的动力响应。讨论了多项位移表达对动位移、动弯矩和切力的影响,以及升力系数、阻力系数和中心激振参数对响应的影响等。     

一腱断裂下深水张力腿平台非线性动力响应及系泊特性研究

张力腿平台采用特殊的垂直系泊系统,属于半顺应半刚度式平台,平台主体-系泊系统-立管之间的耦合动力响应是张力腿平台设计的关键,直接影响平台的安全性和可靠性。文中首先采用数值模拟和模型试验相结合的手段对一座工作水深为500m的张力腿平台运动响应和系泊特性进行了对比验证,模型缩尺比为1：40,试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验室进行,数值计算采用SESAM软件。在试验验证的基础上重点对一腱断裂的前、后平台水动力性能进行了对比分析,重点关注有义波高、特征周期以及浪向角等因素对六自由度运动响应以及张力腿张力特性的影响。     

一腱断裂下深水张力腿平台非线性动力响应及系泊特性研究（英文）

张力腿平台采用特殊的垂直系泊系统,属于半顺应半刚度式平台,平台主体-系泊系统-立管之间的耦合动力响应是张力腿平台设计的关键,直接影响平台的安全性和可靠性。文中首先采用数值模拟和模型试验相结合的手段对一座工作水深为500m的张力腿平台运动响应和系泊特性进行了对比验证,模型缩尺比为1:40,试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验室进行,数值计算采用SESAM软件。在试验验证的基础上重点对一腱断裂的前、后平台水动力性能进行了对比分析,重点关注有义波高、特征周期以及浪向角等因素对六自由度运动响应以及张力腿张力特性的影响。     

南海“浅深水”海域经典TLP平台整体运动性能分析

干式采油树应用于海上油气开发具有特定的优势,张力腿平台(TLP)作为重要的浮式干树开发平台具有广泛的应用。联系到我国海上油田具体特点及TLP平台所具有的诸多优势,未来TLP平台将是中国南海油气开发不可或缺的平台类型之一。本文针对经典TLP在中国南海北部“浅深水”(水深330m)油田千年一遇环境下整体运动性能与张力腱系统响应情况进行了研究,对TLP平台进行了全耦合时域计算分析,并对平台运动、张力腱响应及平台甲板气隙等进行了分析校核。分析结果表明：千年一遇生存条件下,平台张力腱系统安全;平台水平偏移较大,对立管设计挑战较大;平台甲板气隙较为临界,存在甲板上浪风险。     

张力腿平台水动力响应分析

张力腿平台作为一种典型的深水浮式平台,具有半顺应半固定的运动特征.本文以1000米水深TLP平台为例,详细叙述了TLP平台水动力分析的过程和方法,包括有限元模型的建立,水动力特征的计算,水动力荷载响应的计算以及运动响应分析.     

规则波下张力腿平台时域响应分析

讨论规则波下某张力腿平台的动力响应时域运动特性。着重分析入射波角度(15°,22.5°和45°),波高(6m,8m和10m)及波周期(10s,12s和14s)对张力腿平台各自由度运动、顶端张力的影响。探讨吃水高度、工作水深、不同张力腿数目对张力腿平台运动特性的影响。计算结果表明:由于张力腿平台各自由度对入射波角度、波高和波周期敏感度不同,张力腿平台在不同波浪参数下的运动特性(如位移幅值、平衡位置等)及顶端张力表现各异;不同吃水下的张力腿平台位移大小、平衡位置和运动方向等均不同。工作水深越大,各自由度运动越剧烈,这体现了工作环境对张力腿平台运动具有较大影响。张力腿数目越多,张力腿平台运动的位移、幅度等越小,随时间变化也越稳定。     

平台运动影响下张力腿涡激振动特性研究

张力腿涡激振动易引起系泊系统的疲劳损伤,危害张力腿平台的安全性和可靠性。该文借鉴细长立管涡激振动的相关研究,同时考虑张力腿与立管在截面尺度、预张力大小以及边界条件存在的巨大差距,采用切片理论结合CFD数值模拟方法,对平台运动影响下张力腿涡激振动开展了研究。考虑定常张力与时变张力对涡激振动的影响,采用GAMBIT软件分区建立了多切片计算网格,将编制求解涡激振动的UDF程序嵌入Fluent软件中,采用动网格技术实现流场的更新并计算作用于张力腿上的瞬时升力和拖曳力。文中还比较了仅考虑流和考虑浪、流联合作用张力腿的时变张力影响,研究了两种典型波高共计六种工况,计算结果表明：随着流速的增加,各模态权重比例将发生跳转现象;尽管由于平台运动导致张力腿受力的随机性,但平台运动对张力腿涡激振动影响较小。     

平台运动影响下张力腿涡激振动特性研究（英文）

张力腿涡激振动易引起系泊系统的疲劳损伤,危害张力腿平台的安全性和可靠性。该文借鉴细长立管涡激振动的相关研究,同时考虑张力腿与立管在截面尺度、预张力大小以及边界条件存在的巨大差距,采用切片理论结合CFD数值模拟方法,对平台运动影响下张力腿涡激振动开展了研究。考虑定常张力与时变张力对涡激振动的影响,采用GAMBIT软件分区建立了多切片计算网格,将编制求解涡激振动的UDF程序嵌入Fluent软件中,采用动网格技术实现流场的更新并计算作用于张力腿上的瞬时升力和拖曳力。文中还比较了仅考虑流和考虑浪、流联合作用张力腿的时变张力影响,研究了两种典型波高共计六种工况,计算结果表明:随着流速的增加,各模态权重比例将发生跳转现象;尽管由于平台运动导致张力腿受力的随机性,但平台运动对张力腿涡激振动影响较小。     

新型深水干树半潜平台水动力性能数值研究

论文以中海油研究总院研发的新型深水干树半潜平台为研究对象,在频域和时域上分析完整工况和破损工况下平台的运动性能、系泊系统性能和张力腿连接构件性能,并与相同主尺度的传统半潜式平台进行比较.研究表明,下浮箱能够增大平台的附加质量,从而使平台具有良好的垂荡运动性能,可支持干式采油树.此外,单根系泊缆断裂会对平台整体性能产生较...     

水下张力腿平台液压驱动系统建模及控制研究

本文针对一种新型水下张力腿平台的液压驱动系统,开展了建模和控制技术研究。首先,介绍水下张力腿平台及液压驱动系统的功能及组成;其次,基于液压系统动力学模型和水下张力腿平台动力学模型,建立了包含综合不确定性且上界未知的关节空间驱动控制模型;再次,结合液压驱动系统控制要求及系统动力学模型特性,完成了自适应反演滑模控制器设计;最后,利用仿真工具,对本文研究内容的有效性进行验证。仿真结果表明,自适应反演滑模控制器的稳态精度高,抗干扰能力强,适用于液压驱动系统速度控制。该结果证明了本文的建模及控制技术研究合理且有效,为水下张力腿平台的有效控制奠定了基础,且可为同类产品的研究提供借鉴。     

新概念张力腿平台水动力性能分析

张力腿平台对水深具有高度敏感性,随水深变化,垂直面内的运动受到显著影响。对于超深水情况,对张力筋腱的设计提出更高的要求。为了改善这一状况,提出了一种新概念张力腿平台设计方案——Tension Based Tension Leg Platform(TBLP),它可以成倍地增加TLP适用的水深范围。对于已经使用的中等水深下的传统型的TLP,通过增加张力基底,就可以将其使用于更深的海域。针对这一新型TBLP概念,对典型的传统型TLP和TBLP水动力性能进行了初步分析比较,得出TBLP优于常规设计的水动力性能。     

500 m水深张力腿平台总体运动性能分析

为了验证张力腿平台在中国南海500 m水深下的环境适应性,采用时域耦合分析的方法分析500 m水深下张力腿平台的总体运动性能,重点分析张力腿平台关键运动参数,如平台水平位移、升沉运动、气隙和筋腱张力等,基于模型试验修正的数值分析,结果表明,张力腿平台在南海500 m水深下具有良好的运动性能,可以满足作业要求。     

张力腿平台安装分析

张力腿平台的制造和安装包括陆地建造,船体和组块干拖至连接水域,水上对接,最后与张力腿连接固定.本文在分析制造和安装的几个过程的同时,着重论述了张力腿平台的海上对接,湿拖,充水就位、与张力腿的连接等海上安装过程,为今后开展张力腿平台的安装设计提供参考.     

考虑风浪流的TLP张力腿张力响应规律分析

文章研究了张力腿平台在风浪流中的张力腿的张力变化规律。推导了微分方程中的质量矩阵、耦合刚度矩阵、阻尼矩阵和运动坐标系下张力腿平台波浪外荷载。采用微元法对立柱和浮筒进行离散,运用龙格—库塔法对张力腿平台耦合运动微分方程进行了数值求解。对不同海况下和不同浪向角下张力腿平台张力腿张力变化进行了能量谱分析,并在上海交通大学海洋工程国家重点试验室中通过缩尺比为1:40的模型对数值模拟的结果进行了试验验证。比较了考虑风和流以及不考虑风和流的结果。     

一种新型延展式张力腿平台及其水动力性能（英文）

文章提出了一种由四个立柱和一个环形浮箱(四个方型截面梁组成)组成的新型延展式张力腿平台。与传统延展式张力腿平台相比,新型延展式张力腿平台有更少的组块和组块间焊缝,因此它的建造成本更低、建造周期更短。新型延展式张力腿平台将延展式结构改进为浮箱的一部分,这就解决了传统平台的延展式结构与浮箱连接处焊缝疲劳损伤问题。文中对结构进行了水动力性能分析以证明其动态响应可靠性。基于三维势流理论对新型平台进行频域内的数值模拟,得到了新型平台的附加质量和势流阻尼。考虑新型平台和张力筋腱系统的耦合作用,分析了新型平台在风、浪、流联合作用下的非线性动态响应。时域分析得到了新型平台在时域内的位移响应。水动力分析结果证明了新型延展式张力腿平台有可靠的水动力性能,并且满足在南海环境条件下的安全要求。     

一种新型延展式张力腿平台及其水动力性能

文章提出了一种由四个立柱和一个环形浮箱（四个方型截面梁组成）组成的新型延展式张力腿平台。与传统延展式张力腿平台相比,新型延展式张力腿平台有更少的组块和组块间焊缝,因此它的建造成本更低、建造周期更短。新型延展式张力腿平台将延展式结构改进为浮箱的一部分,这就解决了传统平台的延展式结构与浮箱连接处焊缝疲劳损伤问题。文中对结构进行了水动力性能分析以证明其动态响应可靠性。基于三维势流理论对新型平台进行频域内的数值模拟,得到了新型平台的附加质量和势流阻尼。考虑新型平台和张力筋腱系统的耦合作用,分析了新型平台在风、浪、流联合作用下的非线性动态响应。时域分析得到了新型平台在时域内的位移响应。水动力分析结果证明了新型延展式张力腿平台有可靠的水动力性能,并且满足在南海环境条件下的安全要求。