自升式平台上下分体新模式的设计研究

摘要

针对我国现有自升式平台不能满足深水海域勘探开发的要求以及造价过高的问题，本文提出一种自升式平台深水化改造新模式——分体坐底自升式平台，在基本不改变原有平台结构的基础上，通过增加可沉浮的平台下分体，使作业水深增加50m以上，而造价远低于建造一座同工作水深的常规自升式平台。
　　 本文简要介绍了深水化改造新模式平台的结构方案、作业工况及操作工序，并对平台下分体进行了结构设计，通过升沉工况的控制，保证了平台下分体在下沉入水、起伏出水过程中的稳性；对于平台下分体的压载进行了深化研究，给出了不同工况时平台下分体压载水的重量重心。
　　 作为一种新型平台，目前规范无法涵盖研究过程中所用到的计算方法。本文探索了不同计算方法的适用性，并在此基础上有效地进行了平台下分体的结构强度计算和整个平台的坐底稳性计算。
　　 上下两大分体对接的过程中，缆索受力大小受海上浪流、平台下分体质量、振摇频率以及引导索弹性的影响，决定了对接受力系统的设计参数。本文从静力的角度对缆索受力进行了计算，从而保证平台上下分体的对接可以实现。
　　 本文设计的结构经过检验计算是安全的、可行的，对我国海洋石油的深水开发具有一定的借鉴和指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1工程背景及本课题研究的意义

1.2深水化改造的分体模式

1.3本课题的研究内容

第二章 平台下分体总体结构设计

2.1设计要求及环境条件

2.1.1作业海域环境条件

2.1.2作业海域地质条件

2.2母型船的基本资料

2.3平台下分体结构形式和主要尺度的确定

2.3.1沉垫结构形式和主尺度的确定

2.3.2固定桩腿结构形式和主尺度的确定

2.3.3空间管架的布局和尺度

2.3.4承台结构的布局和尺度

2.4平台下分体总布置

第三章平衡柱的设定和稳性计算

3.1平衡柱的主要尺度

3.1.1平衡柱位置的确定

3.1.2平衡柱结构形式和构件尺度的确定

3.1.3平衡柱与平台下箱体的连接

3.2重量重心计算和浮心高度计算

3.2.1重量重心计算公式

3.2.2重量重心和浮心高度计算结果

3.3静水力各基本要素和稳性计算

3.3.1稳性的横准问题

3.3.2计算坐标系

3.3.3静水力曲线计算公式

3.3.4稳性计算结果

第四章环境载荷

4.1风载荷

4.2波浪理论的选取和波浪载荷公式的选取

4.2.1波浪理论的选取

4.2.2波浪力计算方法的选取

4.3海流载荷

4.4环境载荷作用方向

4.5载荷计算结果

4.5.1风力计算结果

4.5.2波流力计算结果

第五章性能校核

5.1拖航时的完整稳性

5.2沉浮稳性

5.3着底稳性计算

5.3.1抗倾计算

5.3.2抗滑计算

第六章有限元静力分析

6.1有限元方法原理和ANSYS简介

6.2计算工况和载荷组合

6.3简化模型

6.3.1 shell63单元特性

6.3.2 beam188单元特性

6.3.3模型的建立

6.4载荷施加方式

6.4.1静水压力

6.4.2边界约束

6.5强度校核计算公式

6.6计算结果

第七章引导索受力计算

第八章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢