海洋平臺對于深海石油的開采具有重要的作用,吊裝法是平臺安裝的一種常用方法。吊裝法需要借助起重船來完成,為了避免在施工過程中一些意外的發(fā)生,有必要對起重船在吊裝過程中耦合運動響應(yīng)開展相應(yīng)的研究。本文依托“藍鯨號”起重船,研究了頂浪和橫浪中,系泊情況下起重船和上部組塊耦合運動響應(yīng)情況,并進行了模型試驗。在海上實際作業(yè)時,有時只允許起重船在橫浪中施工。同時,很多情況下,船舶在施工過程中會受到多個浪向的作用,其中就可能包括橫浪。因此本文主要分析了橫浪中上部組塊耦合運動規(guī)律。該研究課題具有較好的理論意義和工程價值。本文首先對“藍鯨號”起重船系泊吊裝過程耦合運動響應(yīng)模型試驗進行相關(guān)研究。首先在靜水中進行測試,通過分析得到了起重船和上部組塊受到的粘性阻尼。其次,對規(guī)則波和不規(guī)則波海況下的船舶-組塊耦合運動情況進行分析,分析得到了在不同浪向、不同吊重,不同吊高下船舶和上部組塊的耦合運動響應(yīng)規(guī)律。模型試驗中發(fā)現(xiàn):在橫浪中,當波浪周期接近船舶橫搖固有周期時,系泊船舶會與波浪發(fā)生橫搖耦合共振,此時組塊的運動也較為劇烈;當波浪周期接近組塊橫蕩固有周期時,組塊也會發(fā)生耦合共振,運動會明顯變大。采用三維勢流理論和解運動方程相結(jié)合的方法,對“藍鯨號”起重船的系泊系統(tǒng)-起重船-吊纜-上部組塊復(fù)雜耦合系統(tǒng)開展了數(shù)值模擬研究工作,分析吊裝組塊的耦合運動響應(yīng)規(guī)律和特性。在規(guī)則波中,將待命狀態(tài)以及起吊作業(yè)時起重船和組塊的運動響應(yīng)預(yù)報結(jié)果與水池模型試驗結(jié)果進行了對比分析,驗證了數(shù)值模擬的合理性及其精確性,發(fā)現(xiàn)組塊在橫浪中的運動情況更為復(fù)雜。同時發(fā)現(xiàn)當波浪周期接近船舶橫搖固有周期和組塊橫蕩固有周期時,上部組塊的運動會明顯增大。該結(jié)果與模型試驗中的結(jié)果相吻合,揭示了起重船和上部組塊的耦合運動機理。并且對不規(guī)則波中組塊運動的統(tǒng)計結(jié)果與試驗中的統(tǒng)計結(jié)果進行了對比。針對吊高和吊重這兩個敏感性參數(shù),分析了它們對于上部組塊固有周期的影響情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn),組塊橫蕩固有周期和縱蕩固有周期隨著起吊高度的增大逐漸變小,與組塊自身重量無關(guān)。并對四種不規(guī)則波下的上部組塊運動情況進行統(tǒng)計,后與Nobel Denton指導(dǎo)手冊中允許的運動范圍進行對比,給出了允許施工作業(yè)工況的建議。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U674.35
【部分圖文】：

圖 1-1 駁船 圖 1-2 起重船平臺在下降安裝過程中，需要保證平臺下方的插尖與導(dǎo)管架盡可能完美的對接，這就對平臺的運動幅度提出了較高要求。平臺又是與船舶相連的，所以平臺的運動勢必與船舶運動有關(guān)，也就是說想要限制吊物的運動，那么就需要對船舶的運動進行限制，要使船舶運動在可控的范圍內(nèi)，不能出現(xiàn)失控的局面，為此人們通常會選擇在船舶上安裝定位裝置。目前有兩種定位方法，一種通過安裝推進器實現(xiàn)，另一種則是通過系泊纜繩提供系泊力實現(xiàn)。動力定位作為一種較為先進的定位技術(shù)，不僅技術(shù)要求較高而且操作難度較大，所以應(yīng)用的并不是十分廣泛，較為常用的還是系泊定位方式。因此起重船在系泊情況下船舶和組塊的耦合運動具有很大的研究價值。對于系泊船舶，水平運動主要由纜繩提供約束，但是纜繩在水平方向上并不能產(chǎn)生很大的恢復(fù)力，所以水平運動的周期較大。并且船舶在波浪中運動時，當運動趨于穩(wěn)定后船舶可能會在水平面上發(fā)生較大的偏移，這是由于波浪二階力導(dǎo)致的，所以對于二階力也應(yīng)該有足夠的重視。船舶自身的水動力性能一直以來都為人們所關(guān)注，人們也投入了大量的精力

圖 1-1 駁船 圖 1-2 起重船平臺在下降安裝過程中，需要保證平臺下方的插尖與導(dǎo)管架盡可能完美的對接，這就對平臺的運動幅度提出了較高要求。平臺又是與船舶相連的，所以平臺的運動勢必與船舶運動有關(guān)，也就是說想要限制吊物的運動，那么就需要對船舶的運動進行限制，要使船舶運動在可控的范圍內(nèi)，不能出現(xiàn)失控的局面，為此人們通常會選擇在船舶上安裝定位裝置。目前有兩種定位方法，一種通過安裝推進器實現(xiàn)，另一種則是通過系泊纜繩提供系泊力實現(xiàn)。動力定位作為一種較為先進的定位技術(shù)，不僅技術(shù)要求較高而且操作難度較大，所以應(yīng)用的并不是十分廣泛，較為常用的還是系泊定位方式。因此起重船在系泊情況下船舶和組塊的耦合運動具有很大的研究價值。對于系泊船舶，水平運動主要由纜繩提供約束，但是纜繩在水平方向上并不能產(chǎn)生很大的恢復(fù)力，所以水平運動的周期較大。并且船舶在波浪中運動時，當運動趨于穩(wěn)定后船舶可能會在水平面上發(fā)生較大的偏移，這是由于波浪二階力導(dǎo)致的，所以對于二階力也應(yīng)該有足夠的重視。船舶自身的水動力性能一直以來都為人們所關(guān)注，人們也投入了大量的精力

圖 2-1 纜索系泊示意圖 圖 2-2 纜繩單元段上的作用力根據(jù)圖 2-2 有如下平衡表達式：法線方向上： ( ) ( ) (2-14)切線方向上： ( ) (2-15)在 ( )情況下，式（2-14）和（2-15）變?yōu)椋? ( ) (2-16) ( ) (2-17)在某些情況下，流體作用力與纜繩自重相比如果小的話，那么就可以在表達式中去掉流體力這一項了，式（2-16）和（2-17）便可以簡化為: (2-18) (2-19)兩式相除既有：
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本文編號：2838590