【摘要】：全球海洋油氣資源儲(chǔ)量潛力巨大,開發(fā)前景良好。在人類邁向海洋時(shí)代的今天,海洋裝備制造業(yè)蓬勃發(fā)展。然而,海上工程作業(yè)并不像陸地作業(yè)方便自由。海上工程作業(yè)往往距離陸地較遠(yuǎn)。而直升機(jī)以其獨(dú)有的便捷性、實(shí)用性、安全性等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于各類船舶及海洋工程裝備上。特別是在一些大型船舶和海洋工程裝備上,比如自升式鉆井平臺(tái)等都設(shè)置有專門為直升機(jī)停留起降的直升機(jī)平臺(tái)。直升機(jī)在海洋開發(fā)的過(guò)程中大有用武之地,所以直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究必不可少。本文對(duì)目前直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算及其校核方法、研究現(xiàn)狀以及碰撞問題的研究進(jìn)行了總結(jié)和回顧。闡述了撞擊問題仿真所應(yīng)用的非線性有限元方法的相關(guān)理論和方法,翻譯分析了幾個(gè)主要船級(jí)社規(guī)范和直升機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)相關(guān)的規(guī)范和法規(guī),并進(jìn)行了對(duì)比和總結(jié)。介紹了本課題所依托的工程背景以及相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù),對(duì)該型直升機(jī)平臺(tái)作業(yè)時(shí)復(fù)雜的組合工況進(jìn)行分析和梳理。根據(jù)工程圖紙對(duì)直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)和部分生活樓建立有限元模型,依據(jù)相關(guān)規(guī)范運(yùn)用有限元軟件MSC.Nastran對(duì)該型直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算并校核。并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)一步分析指出了該型直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)在服役時(shí)容易發(fā)生應(yīng)力集中的部位,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)這些部位進(jìn)行加強(qiáng)。沖擊載荷是直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)的重要載荷,查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)少有對(duì)這個(gè)問題的探討和研究。直升機(jī)緊急降落時(shí)撞擊直升機(jī)平臺(tái)是一個(gè)復(fù)雜的瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)程,在研究大量相關(guān)問題的文獻(xiàn)和船級(jí)社規(guī)范后,本文對(duì)直升機(jī)模型進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化,對(duì)直升機(jī)降落撞擊直升機(jī)平臺(tái)的過(guò)程利用非線性有限元軟件MSC.Dytran進(jìn)行了數(shù)值仿真。對(duì)直升機(jī)在緊急降落工況下以1.8m/s速度垂直撞擊平臺(tái)三個(gè)典型位置進(jìn)行了仿真,詳細(xì)分析了直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)的撞擊力、能量轉(zhuǎn)化等問題。同時(shí)也對(duì)該撞擊過(guò)程中的直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)構(gòu)在危險(xiǎn)位置被撞擊時(shí)仍然具有較大的剩余強(qiáng)度,所以在對(duì)本平臺(tái)校核時(shí)采用《CAP437》中規(guī)定的沖擊系數(shù)2.5是偏安全的,該直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)還可以進(jìn)一步優(yōu)化,以減輕自重,節(jié)省鋼材。同時(shí)由于該型直升機(jī)平臺(tái)及其支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),不同的位置對(duì)直升機(jī)撞擊后運(yùn)動(dòng)的影響是不一樣的,因此緊急降落時(shí)應(yīng)盡量選取一些對(duì)直升機(jī)平衡有利的位置。
【圖文】：

然而，近年來(lái)隨著人類科技的不斷進(jìn)步，海上裝備制造業(yè)的不斷發(fā)光轉(zhuǎn)向海洋[1]。海洋的油氣資源非常豐富，據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）不含美國(guó)）海洋待發(fā)現(xiàn)石油資源量（含凝析油）548 億噸，待發(fā)現(xiàn)天然5 萬(wàn)億立方米，分別占世界待發(fā)現(xiàn)油氣資源量的 47%和 46%。因此，全球儲(chǔ)量潛力巨大[2]，開發(fā)前景良好。統(tǒng)計(jì)，近 10 年來(lái)，我國(guó)新增石油產(chǎn)量約 50%來(lái)自海洋，2010 年甚至達(dá)到域油氣儲(chǔ)量十分可觀，而且勘探開發(fā)還處于早中期，工業(yè)化前景廣闊。海洋油氣資源能增強(qiáng)石油自給能力、有效緩解國(guó)內(nèi)油氣供需缺口，同時(shí)海洋強(qiáng)國(guó)意義重大。因此，海洋工程裝備的研究和開發(fā)對(duì)我國(guó)能源事業(yè)要。人類邁向海洋時(shí)代的今天，海洋裝備制造業(yè)蓬勃發(fā)展。針對(duì)各種作業(yè)條裝備應(yīng)運(yùn)而生，尤其針對(duì)海洋油氣開發(fā)裝備（如下圖 1.1），它們種類繁，主要有導(dǎo)管架平臺(tái)、半潛式鉆井平臺(tái)、自升式鉆井平臺(tái)、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)O）等等。

（如下圖 1.2），平臺(tái)可以依靠樁腿升降，通移動(dòng)式平臺(tái)，通常用于深度為 400 英尺（120 平臺(tái)上裝載動(dòng)力、鉆井機(jī)械、居住設(shè)備、器作業(yè)時(shí)，樁腿下放插入海底，平臺(tái)及平臺(tái)上海面的安全工作高度，，同時(shí)對(duì)樁腿預(yù)壓，從井后平臺(tái)下降到海面，拔出樁腿并全部提起，區(qū)。自升式鉆井平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是所需鋼材較少行鉆井作業(yè)。井平臺(tái)作業(yè)逐步走向深水化。并且隨著技術(shù)平臺(tái)必將在鉆井能力、工作水深、可變載荷將來(lái)在一些水域取代造價(jià)昂貴的半潛式鉆井因此自升式鉆井平臺(tái)在當(dāng)今海洋資源開發(fā)過(guò)發(fā)的過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用，所以針的研究對(duì)象就是國(guó)內(nèi)某船廠研發(fā)的 JU 某型自
【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】：2017
【分類號(hào)】：TE951

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2519888