FPSO系泊系统混合模型试验方法研究

摘要

随着海洋开发深度的不断增加，海洋平台的性能越来越受到关注。如何准确地预报海洋平台及系泊系统的性能成为当今研究的一个主要问题。本文以作业于西非海域水深1700m左右的多点FPSO系泊系统为例，先对其进行了被动式混合模型试验研究，比较了被动式和主动式混合模型试验的特点，提出了一种进行主动式混合模型试验的方法。
　　对系泊线进行等效截断设计时，主要考虑系泊线的静力特性相似，截断设计需要满足不同环境方向的要求。截断水深时具有代表性的系泊线的顶部张力和系统整体水平回复力与全水深状态下的结果拟合较好，截断设计为模型试验提供了技术支持。
　　在哈尔滨工程大学深水池进行混合模型试验，得到了自由衰减试验、RAO试验、风流载荷试验以及不规则波试验的相关结果。并采用AQWA水动力分析软件对截断设计进行数值重构和数值外推，以此作为实际系泊系统的受力和FPSO的运动响应的结果，可以对其进行近似的预报，模型试验的结果和数值外推的计算结果为系泊线动力分析提供了必要的数据支持。
　　分析主动式混合模型试验的方法，并计算了系泊线触底端部的运动。基于MATLAB编写相关程序，对非线性运动的系泊线截断点的进行动力分析。上端点运动在双峰谱作用下得到，得到单一方向的上端点运动后，应用集中质量法对系泊线节点的受力及运动响应进行了分析。得到不同截断点处的运动和受力的变化规律，并将数值计算结果与被动式混合模型试验结果及其外推进行了比较，得出被动式混合模型试验预报实际情况响应的误差，以此为根据，提出了一种主动式混合模型试验的方法。
　　在主动式混合模型试验数值计算的基础上，设计了一套用来模拟截断点六自由度运动的伺服机构。并基于SolidWorks的Motion插件对主动式混合模型试验的伺服机构进行了运动仿真。得到了六个伸缩杆件的摇摆角度和自由行程，并对控制系统进行简单分析。为主动式混合模型试验的设计提供了一定的技术支持。

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第1章 绪论

1.1 本文研究背景及意义

1.2 浮式结构的系泊系统

1.3 海洋工程模型试验研究进展及现状

1.4 本文主要内容

第2章 等效截断设计

2.1 系泊线的静态分析

2.2 等效截断设计的准则和方法

2.3 FPSO系泊系统等效截断设计

2.4 本章小结

第3章 被动式混合模型试验

3.1 模型试验的理论及准备工作

3.2 模型试验及部分试验结果

3.3 本章小结

第4章 系泊线截断点运动响应分析

4.1 集中质量法的理论依据

4.2 系泊线上端点运动响应

4.3 系泊线截断点运动响应

4.4 结算结果比较分析

4.5 本章小结

第5章 主动式混合模型试验方法分析

5.1 伺服机构设计及仿真

5.2 模型试验控制系统

5.3 本章小结

结论

1. 主要结论

2. 研究工作展望

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