半潜平台应急撤离系统总体设计及滑道动力学研究

摘要

海洋平台结构复杂、体积庞大，所处的海洋环境十分复杂和恶劣，一旦发生安全事故就可能造成严重损失，因此如何研制出可靠的海洋平台撤离系统已成为我国目前海工装备发展道路上一个亟待解决的问题。本文针对国内撤离系统的缺陷开展了半潜平台应急撤离系统总体设计并对撤离过程中的滑道模块进行了动力学研究。
　　本文首先通过研究半潜平台应急撤离系统的国内外发展状况，考虑本课题的实际要求，对半潜平台应急撤离系统进行了功能原理分析。在此基础上运用模块化的设计思想，对半潜平台应急撤离系统各组成模块如释放回收模块、撤离滑道模块、水上救生装置模块、撤离容器模块等进行结构设计。
　　其次，研究撤离人员在半潜平台应急撤离系统滑道内的撤离过程，根据质量流运动假设、雷诺输运定理等相关方程研究建立适用于关于撤离滑道模块力学计算的滑道内部质量流动模型;介绍了一种多刚体系统的算法，即凯恩方程方法，建立了滑道系统多刚体动力学模型。
　　再次，结合滑道系统撤离过程动力学模型，运用MATLAB软件，对滑道系统动力学方程进行编程计算求解，分析了撤离过程中滑道系统质点运动及滑道单元承重绳受力等动力学问题。
　　最后，通过滑道模块在极端海况下的受力研究，建立了滑道系统在极端海况即风、浪、流作用下的力学模型，运用MATHCAD软件，编程计算求得滑道在极端海况下的运动特性，并对所得结果进行分析。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景及研究意义

1．2海上应急撤离系统的国内外研究现状

1．2．1国外海上应急撤离系统的发展概况

1．2．2国内海上应急撤离系统的发展概况

1．3绳索动力学的研究进展

1．4本文主要研究内容

第2章半潜平台应急撤离系统总体方案设计

2．1半潜平台应急撤离系统的功能及原理

2．1．1半潜平台应急撤离系统的功能

2．1．2海上应急撤离系统的工作原理

2．2半潜平台应急撤离系统总体方案设计

2．2．1半潜平台应急撤离系统设计要求

2．2．2半潜平台应急撤离系统设计参数

2．2．3半潜平台应急撤离系统总体方案

2．2．4释放回收装置模块设计选型

2．2．5撤离滑道模块设计

2．2．6水上救生装置模块集成设计

2．2．7撤离容器模块设计

2．2．8系统总体集成

2．3本章小结

第3章应急撤离系统滑道动力学建模

3．1滑道内部质量流动模型

3．1．1质量流系统与控制体

3．1．2雷诺输运定理

3．1．3积分形式的连续性方程

3．2滑道系统多刚体动力学模型

3．2．1偏速度和偏角速度

3．2．2凯恩方程

3．2．3广义主动力和广义惯性力的计算

3．3本章小结

第4章撤离状态下应急撤离系统滑道动力学研究

4．1模型描述及模型假设

4．2应急撤离系统滑道动力学方程推导

4．2．1系统广义惯性力

4．2．2重力作用下的广义主动力

4．2．3滑道张力作用下的广义主动力

4．2．4滑道阻尼力作用下的广义主动力

4．2．5风载荷作用下的广义主动力

4．2．6内部质量流作用下的广义主动力

4．2．7滑道动力学方程矩阵表达形式

4．3 MATLAB仿真

4．3．1模型推导简化及MATLAB编程

4．3．2模型输入参数

4．3．3仿真结果分析

4．4本章小结

第5章极端海况下应急撤离系统滑道运动特性研究

5．1模型描述及模型假设

5．2．1海上应急撤离系统参数

5．2．2流载荷计算

5．2．3风载荷计算

5．2．4浪高计算

5．2．5滑道自重稳定力矩

5．2．6力平衡方程

5．3 MATHCAD编程计算及结果分析

5．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果

致谢