非对称半潜式平台完整稳性分析研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jackydu
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半潜式平台作为水面漂浮式海工装备,其完整稳性性能直接影响着平台的安全和作业性能,是半潜式平台的最基本性能。工程上对于平台的稳性分析和校核,本质上都是研究GZ曲线的形状和位置,以判定平台是否满足安全作业。
  非对称半潜式平台相比于常规的对称式半潜式平台,有着明显的优势。通过设计非对称型式的下浮体,可实现甲板上布置的非对称性,完全实现由功能驱动,不受重心的限制。因此平台在总布置设计时可以非常灵活,实现更多的功能,提高工作效率。本文以一型半潜式起重生活平台的实船为研究对象,探讨非对称半潜式平台完整稳性的特点以及倾斜轴对稳性的影响。
  首先论述了细长体并且对称的浮体单向倾斜时,浮心和重心相对位置的变化规律;但非对称半潜式平台具有非对称的细长体形式,在倾斜力矩的作用下,通常不是单方向倾斜,而是三维空间的旋转运动;为了准确评估平台抵抗倾覆的能力,应首先求取动稳性曲面和残余动稳性曲面,再根据最小功原理,确定平台的危险轴位置。
  其次针对半潜式平台的风倾力矩的计算及完整稳性的校核规范进行深入研究。对比分析了国际海事组织(IMO)、挪威船级社(DNVGL)、美国船级社(ABS)及中国船级社(CCS)等主流机构制定的衡准要求,针对其异同点进行总结分析。
  针对“格雷塔”号非对称半潜式起重生活平台,通过NAPA软件建立稳性分析的静水力模型及风倾力矩模型,分别就典型工况计算100knots风速下平台对应的倾斜力矩。非对称平台不是传统的中心对称平台,研究其在不同方向以及不同倾斜角度下的倾覆力矩差异,了解非对称平台风倾力矩的特点。同时,平台正常以及风暴自存工况下,DP都处于工作状态,DP的存在会降低平台的阻力中心位置,量化其对风倾力矩的影响。
  选定的平台为左右非对称半潜式平台,不同于常规的船型,平台在横倾过程中会有浮筒出水,甲板盒入水等复杂的过程,研究左右方向横倾过程中的静水力参数变化过程,更清楚直观的理解静水力特征的产生原因以及对于平台稳性的影响。
  在逐步横倾的过程中,将平台的倾斜轴的方位角是否能够自由旋转分为倾斜轴固定和倾斜轴自由变化两种计算模式,并对不同的吃水和重心高度,按照这两种计算模式,分别计算平台的动稳性曲面、残余动稳性曲面和面积比值。通过研究计算的结果,获得吃水以及重心高度对平台完整稳性的影响,同时还可以直观的看到各个方位角下,平台稳性的差异和特点,为平台优化设计提供理论指导。
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