张力腿平台筋腱支撑浮筒关键技术与试验研究

摘要

张力腿平台是深水油气资源开采平台的主要形式之一，筋腱支撑浮筒是张力腿平台安装过程中必不可少的安装工具，解决筋腱支撑浮筒关键技术难题对我国张力腿平台相关技术的发展有着非常重要的意义。本文将通过国内外相关产品和研究成果的调研，对筋腱支撑浮筒总体方案设计、浮筒主体参数优化设计和浮筒抱紧夹具解锁力进行研究，根据筋腱支撑浮筒方案和浮筒主体参数优化结果对筋腱支撑浮筒试验样机进行设计，并通过试验样机的试验验证研究内容的正确性。
　　根据国内外相关调研列出筋腱支撑浮筒设计可参考的国内外相关规范，并对筋腱支撑浮筒进行分析，包括工作位置、工作环境、作业流程和结构组成的分析;根据项目需求阐述筋腱支撑浮筒设计要求;根据筋腱支撑浮筒设计要求对筋腱支撑浮筒总体方案进行设计。
　　对浮筒径高比、浮筒内外径和浮筒分舱数进行优化设计研究。通过对浮筒拖曳力、自重和强度进行分析，得出最优径高比范围;通过对浮心偏移量和浮筒浮力损失的研究，得出浮心偏移量和浮筒浮力损失与浮筒内外径之间关系;通过对浮筒破舱后浮力损失和浮筒可承受最大倾角的研究，得出最优的浮筒分舱数范围。结合浮筒主体参数优化研究结果，给出浮筒主体参数确定方法。
　　对浮筒抱紧夹具工作原理进行详细阐述，根据其工作原理对浮筒抱紧夹具进行总体受力分析，对各部件受力情况进行详细的分析与计算，最终得出前卡瓦楔形块楔紧力和解锁力计算方法。对楔形角为4.5°、摩擦系数为0.11的楔形块进行解锁力有限元仿真分析，将仿真结果与理论推导结果进行对比，验证浮筒抱紧夹具解锁力理论推导值和仿真方法的正确性。
　　对筋腱支撑浮筒进行试验样机设计，并进行加工制造。对筋腱支撑浮筒试验样机进行可靠性测试，验证筋腱支撑浮筒试验样机的设计合理性和加工可靠性。对浮筒抱紧夹具进行解锁力测试试验，将试验结果与理论结果和仿真结果进行对比，验证浮筒抱紧夹具解锁力理论推导结果和仿真方法的正确性。通过对筋腱支撑浮筒进行水池试验，验证筋腱支撑浮筒浮筒结构、浮筒抱紧夹具、浮筒对中器和浮力调节等方案的正确性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究背景

1．2课题研究目的与意义

1．3张力腿平台概述

1．3．1张力腿平台结构

1．3．2张力腿平台研究现状

1．3．3张力腿平台安装方法现状

1．4筋腱支撑浮筒国内外研究现状

1．4．1筋腱支撑浮筒国外研究现状

1．4．2筋腱支撑浮筒国内研究现状

1．5浮筒及浮筒抱紧夹具研究现状

1．5．1浮筒研究现状

1．5．2浮筒抱紧夹具研究现状

1．6本文主要研究内容

第2章筋腱支撑浮筒总体方案设计研究

2．1引言

2．2筋腱支撑浮筒设计参考规范

2．3．2筋腱支撑浮筒工作环境分析

2．3．3筋腱支撑浮筒作业流程分析

2．3．4筋腱支撑浮筒结构组成分析

2．3．5筋腱支撑浮筒设计要求

2．4筋腱支撑浮筒总体方案设计研究

2．4．1浮筒结构方案设计

2．4．2浮筒抱紧夹具方案设计

2．4．3浮筒对中器方案设计

2．4．4浮力调节装置方案设计

2．4．5辅助结构方案设计

2．5本章小结

第3章浮筒主体参数优化设计研究

3．1引言

3．2研究目的及方法

3．2．1研究目的

3．2．2研究方法

3．3浮筒径高比优化设计研究

3．3．2浮筒径高比对浮筒拖曳力的影响

3．3．3浮筒径高比对浮筒自重的影响

3．3．4浮筒径高比对浮筒强度的影响

3．4浮筒内外径尺寸优化设计研究

3．4．1浮筒内外径影响因素

3．4．2浮筒内外径对浮心偏移量的影响

3．4．3浮筒内外径对浮力损失的影响

3．5浮筒分舱数优化设计研究

3．5．1浮筒分舱数影响因素

3．5．2分舱数对破舱后浮力损失的影响

3．5．3分舱数对浮筒可承受最大倾角影响

3．6浮筒主体参数确定

3．6．1浮筒外径与高度确定

3．6．2浮筒内径与浮心偏移量确定

3．6．3浮筒分舱数确定

3．7本章小结

第4章浮筒抱紧夹具解锁力分析

4．1引言

4．2浮筒抱紧夹具工作原理

4．2．2浮筒抱紧夹具夹紧原理

4．3浮筒抱紧夹具力学分析

4．3．1浮筒抱紧夹具受力总体分析

4．3．2前上卡瓦受力分析

4．3．3前卡瓦受力分析

4．3．4前卡瓦楔形块楔紧力分析

4．4浮筒抱紧夹具解锁力仿真分析

4．4．1问题描述与分析

4．4．2分析前处理

4．4．3分析后处理

4．4．4结果分析

4．5本章小结

第5章筋腱支撑浮筒试验样机设计与试验研究

5．1引言

5．2筋腱支撑浮筒试验样机设计

5．2．1浮筒结构设计

5．2．2壁厚与筋板设计

5．2．3浮筒抱紧夹具及对中器设计

5．2．4浮力调节装置设计

5．2．5辅助结构设计

5．3试验样机可靠性测试试验

5．3．1浮筒抱紧夹具强度测试

5．3．2浮筒气密性测试

5．4浮筒抱紧夹具解锁力测量试验

5．4．1试验方法

5．4．2结果分析

5．5筋腱支撑浮筒试验样机水池试验

5．5．1试验方法

5．5．2试验过程

5．5．3结果分析

5．6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢