以渤海明珠號(hào)FPSO軟剛臂為例,建立軟剛臂實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)部分相似策略對(duì)典型的軟剛臂和單點(diǎn)平臺(tái)進(jìn)行縮尺。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的模型部分主要由單點(diǎn)平臺(tái)、軟剛臂、系泊支架三部分構(gòu)成,船形浮體由6自由度平臺(tái)代替�；诶碚摲治雠c現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),6自由度平臺(tái)模擬浮體帶動(dòng)軟剛臂,實(shí)現(xiàn)了大比尺模型實(shí)驗(yàn),克服了在傳統(tǒng)的水池實(shí)驗(yàn)中軟剛臂單點(diǎn)系泊系統(tǒng)全部縮比導(dǎo)致的誤差過(guò)大問(wèn)題,為軟剛臂的問(wèn)題分析提供了研究平臺(tái)。通過(guò)軟剛臂橫擺減振和軸承損傷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的正確性和可行性。 

【文章來(lái)源】：實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2020,39(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

FPSO軟剛臂單點(diǎn)系泊系統(tǒng)

因此，要想保證剛度的相似，除了需要保證尺寸相似與重力相似外，各個(gè)主要構(gòu)件，如系泊臂、系泊腿、壓載艙等的重心位置也必須相似。(2)TLD減振設(shè)計(jì)。為減少軟剛臂橫擺共振幅度，保證軟剛臂模型的尺寸相似、重力相似以及重心位置相似的基礎(chǔ)上，在2個(gè)壓載艙模型之間設(shè)計(jì)了一套TLD減振裝置。由于軟剛臂只有橫擺方向需要進(jìn)行減振，其方向比較單一，選取矩形容器對(duì)軟剛臂的橫擺進(jìn)行抑制。TLD模型的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)包括:(1)TLD模型裝置長(zhǎng)度L。為了避免在加上TLD后改變軟剛臂在縱蕩方向上的剛度，可在2個(gè)壓載艙重心處中間加裝TLD裝置。參考模型2個(gè)壓載艙內(nèi)側(cè)艙壁的距離以及表1的縮尺比，實(shí)際的TLD長(zhǎng)度L設(shè)計(jì)為1.64 m;(2)TLD模型容器高度h。利用6自由度運(yùn)動(dòng)臺(tái)對(duì)軟剛臂在無(wú)TLD的狀態(tài)下的橫擺方向進(jìn)行加載，得到軟剛臂模型橫擺固有頻率為0.32 Hz。根據(jù)反共振調(diào)諧原理，TLD的頻率應(yīng)與軟剛臂橫擺固有頻率保持一致，分別按照TLD的深水理論和淺水理論方法[11-12]計(jì)算液體高度。從結(jié)果能夠看出，當(dāng)TLD固有頻率0.32 Hz、長(zhǎng)度為1.64 m時(shí)，利用深水理論和淺水理論所計(jì)算出的液體高度差別不大，均為0.11～0.12 m，最終TLD模型容器的設(shè)計(jì)高度h為0.3 m。(3)TLD容器寬度b。設(shè)計(jì)容器的寬度應(yīng)當(dāng)適中，若設(shè)計(jì)太小能降低TLD的動(dòng)力吸振效果，太大則壓載艙不足以全部提供TLD的液體。實(shí)際TLD模型容器的設(shè)計(jì)寬度b為0.25 m。

在軟剛臂模型設(shè)計(jì)過(guò)程中，2個(gè)壓載艙與中間的TLD容器均可以拆卸，以滿足不同的試驗(yàn)需求。加裝TLD容器方法如圖3所示。(3)系泊腿上鉸點(diǎn)軸承設(shè)計(jì)。系泊腿上端鉸接點(diǎn)X1具有3個(gè)自由度，如圖4(a)所示，通過(guò)鉸接點(diǎn)R1x與R1y實(shí)現(xiàn)了前后、左右兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn);通過(guò)內(nèi)置的推力滾子軸承(見(jiàn)圖4(b))，既實(shí)現(xiàn)了上鉸點(diǎn)與系泊腿之間力的傳遞，同時(shí)保證了系泊腿沿豎直方向R1z的旋轉(zhuǎn)。一旦推力滾子軸承發(fā)生故障，可能會(huì)造成功能域、強(qiáng)度、疲勞等失效問(wèn)題，甚至不能發(fā)生相對(duì)的艏搖，造成疲勞斷裂破壞被迫停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)[13]。因此，推力滾子軸承對(duì)于軟剛臂正常工作具有重要作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海洋工程試驗(yàn)的浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型設(shè)計(jì)[J]. 張琦,彭志科,寇雨豐,田新亮.  實(shí)驗(yàn)室研究與探索. 2019(06)
[2]軟剛臂橫擺機(jī)理及減振方法研究[J]. 樊哲良,張大勇,呂柏呈,岳前進(jìn),王琦.  中國(guó)海洋平臺(tái). 2017(01)
[3]基于振動(dòng)臺(tái)的實(shí)時(shí)動(dòng)力子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性預(yù)測(cè)研究[J]. 唐貞云,陳適才,張金喜,李振寶.  工程力學(xué). 2016(12)
[4]軟剛臂系泊系統(tǒng)水平系泊力原型測(cè)量方法[J]. 樊哲良,岳前進(jìn),武文華,孫強(qiáng),孫曄.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(04)
[5]砌體填充框架結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法及仿真分析[J]. 許國(guó)山,Shing P.Benson,吳斌.  震災(zāi)防御技術(shù). 2010(02)

博士論文
[1]基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的軟剛臂失效分析與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警[D]. 樊哲良.大連理工大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3454909