【摘要】：在《中國(guó)制造2025》中,明確指出在海洋工程裝備及高技術(shù)船舶領(lǐng)域要大力發(fā)展海上作業(yè)保障裝備及其關(guān)鍵系統(tǒng)和專(zhuān)用設(shè)備。同時(shí),隨著深遠(yuǎn)海油氣鉆采裝備的研發(fā)、建設(shè),南海油氣鉆采需要大量的物資材料的補(bǔ)給,依靠距離遙遠(yuǎn)的陸地補(bǔ)給難以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性和效率要求。因此,在大力發(fā)展油氣鉆采裝備的同時(shí),急需研發(fā)服務(wù)于油氣資源開(kāi)發(fā)的大型物流供應(yīng)與保障平臺(tái),以滿(mǎn)足超遠(yuǎn)距離海洋油氣資源開(kāi)發(fā)所必須的生活居住、醫(yī)療保障、物資中轉(zhuǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)補(bǔ)給等綜合功能,為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)海海洋資源開(kāi)發(fā)獲得有利保障。由此“油氣資源開(kāi)發(fā)保障平臺(tái)”這種新型海洋工程設(shè)備的概念應(yīng)運(yùn)而生。由于這種新型海工設(shè)備的工作性質(zhì)其將長(zhǎng)期系泊于惡劣的海況之中,受到復(fù)雜多變的波浪載荷的作用,在這種極端的海況下,平臺(tái)的系泊定位能力顯得尤為重要,對(duì)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及系泊纜的疲勞性能的分析是十分必要的。本文主要對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:1、根據(jù)平臺(tái)的型線(xiàn)圖及質(zhì)量信息建立水動(dòng)力模型;在單位規(guī)則波中對(duì)平臺(tái)進(jìn)行頻域分析,得到附加質(zhì)量、輻射阻尼、一二階波浪力傳遞函數(shù)、運(yùn)動(dòng)響應(yīng)幅值算子等水動(dòng)力參數(shù);對(duì)平臺(tái)的系泊系統(tǒng)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì),在頻域分析的基礎(chǔ)上對(duì)平臺(tái)系泊系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域非線(xiàn)性耦合分析,在百年一遇有臺(tái)風(fēng)的海況下計(jì)算了該系泊系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及系泊纜張力響應(yīng)的時(shí)歷曲線(xiàn),分析不同風(fēng)浪流夾角對(duì)平臺(tái)系泊系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及系泊纜張力響應(yīng)的影響;計(jì)算了三種給定工況下初步系泊方案的系泊性能。2、在平臺(tái)初步系泊方案的基礎(chǔ)上,通過(guò)計(jì)算分析系泊纜截面水動(dòng)力系數(shù)、系泊纜的材料分布、系泊纜的長(zhǎng)度、系泊纜的布置角度、系泊纜的根數(shù)、系泊纜的非對(duì)稱(chēng)分布等系泊參數(shù)對(duì)平臺(tái)系泊性能的影響規(guī)律,改進(jìn)系泊參數(shù)優(yōu)化系泊方案,對(duì)優(yōu)化后的平臺(tái)系泊方案,計(jì)算平臺(tái)運(yùn)動(dòng)偏移量和系泊纜的張力安全系數(shù),結(jié)果表明優(yōu)化后的平臺(tái)系泊系統(tǒng)的系泊性能有了明顯提高,能夠滿(mǎn)足實(shí)際的工程需求。3、對(duì)平臺(tái)系泊系統(tǒng)進(jìn)行了疲勞性能的分析,選取張力響應(yīng)最大的系泊纜進(jìn)行疲勞計(jì)算,基于雨流計(jì)數(shù)法原理,通過(guò)Matlab編程對(duì)張力時(shí)歷曲線(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理,得到每一短期海況下的疲勞載荷譜,基于T-N曲線(xiàn),結(jié)合Miner線(xiàn)性累積損傷理論計(jì)算系泊纜總的疲勞損傷和疲勞壽命,由計(jì)算結(jié)果可以看出所設(shè)計(jì)的平臺(tái)系泊系統(tǒng)的疲勞性能是滿(mǎn)足規(guī)范要求的,并且鋼纜的疲勞性能明顯優(yōu)于鋼鏈的疲勞性能,系泊纜的疲勞損傷主要發(fā)生在鋼鏈部分。
【圖文】：

1.1 研究的背景及意義隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及全球化的不斷加快，人類(lèi)對(duì)石油和天然氣的需求不斷增加[1]。能源對(duì)于一個(gè)國(guó)家的發(fā)展起了至關(guān)重要的作用，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和戰(zhàn)略安全與能源緊密相連[2]。當(dāng)今我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)，對(duì)能源的消耗急劇增加，據(jù)相關(guān)資料顯示，在 2001 年，我國(guó)對(duì)石油的年消耗總量約為 2.3 億噸；在 2003 年，石油的年消耗總量達(dá)到了 2.74 億噸，成為了世界第二大石油消費(fèi)國(guó)，超越了日本僅次于美國(guó)；在2005 年，石油年消耗總量達(dá) 2.9 億噸；到了 2010 年，我國(guó)石油的需求量達(dá)到了 3.2 億噸，預(yù)計(jì)到了 2020 年我國(guó)的石油年消耗總量將高達(dá) 4.5 億噸；而到了 2050 年，我國(guó)很有可能超越美國(guó)成為世界能源消耗的第一大國(guó)[3]。然而，根據(jù)中國(guó)國(guó)土資源部的資料顯示，在過(guò)去的 10 年間，國(guó)內(nèi)石油消耗量年均增長(zhǎng) 6.66%，而同期國(guó)內(nèi)的石油產(chǎn)量增速僅僅為 1.75%，我國(guó)石油消耗總量的迅速增長(zhǎng)與石油的生產(chǎn)水平的不足，使我國(guó)成為世界上石油進(jìn)口的大國(guó)[4]。同時(shí)，我國(guó)的內(nèi)陸油氣盆地中，主力油氣田大多數(shù)已經(jīng)開(kāi)采了 30 多年了，大部分油田原油采出程度高達(dá) 70%，想要進(jìn)一步擴(kuò)大石油的產(chǎn)量是十分困難的。

江蘇科技大學(xué)工程碩士學(xué)位論文開(kāi)采年限的不斷累加而日趨減少，因此油氣資源的開(kāi)發(fā)走向深海是發(fā)展的必然趨勢(shì)。由圖 1.1 可以看見(jiàn)，全球的油氣資源的開(kāi)采不斷的向海上轉(zhuǎn)移，向深遠(yuǎn)海進(jìn)軍，海上油氣資源產(chǎn)量的占比日益增加。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，2005 年全球石油產(chǎn)量的三分之一是海洋石油產(chǎn)量，預(yù)計(jì)到了 2020 年這一比例將提高到 42%，天然氣的產(chǎn)量也將從 28%提高至 36%[5]。由此可以看到，海上油氣資源的開(kāi)發(fā)市場(chǎng)前景一片大好，并且隨著我國(guó)“海洋石油 981”的投入使用，，必將引起南海油氣資源開(kāi)采的新熱潮。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U674.38

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本文編號(hào)：2620833