不同类型张力腿平台的主要结构特征与技术特点_吴家鸣

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1、不同类型张力腿平台的主要结构特征与技术特点_吴家鸣不同类型张力腿平台的主要结构特征与技术特点Primarystructuralfeaturesandtechnicalcharacteristicsofdifferenttypesoftensionlegplatforms吴家鸣(华南理工大学土木与交通学院船舶与海洋工程系,广东广州510640)中图分类号:TE5文献标识码:A文章编号:1000-3096(2014)04-0101-08doi:10.11759/hykx20120912002张力腿平台(简称TLP)是一种垂直系泊的顺应式

2、平台,其主要设计思想是通过平台自身的特殊结构形式,产生远大于平台结构自重的浮力,浮力除了抵消结构自重之外,所产生的剩余浮力与张力腿的预张力相平衡。时刻处于受张拉绷紧状态的张力腿使平台的横摇、纵摇和垂荡运动较小,近似于刚性。张力腿平台立柱主要为直立的圆筒型或方形截面结构,这样的柱型结构所受水动力载荷主要是水平方向的波浪和海流力,它们可以通过张力腿的柔性约束,允许平台在水平面上的纵荡、横荡和艏摇有一定自由度的顺应式运动。张力腿平台这样的结构形式使得它所受到的环境载荷可以通过平台自身的惯性力来得到平衡,从而使张力腿平台具有良好的运动性能。

3、固定式结构。这一特点使得张力腿平台可以保留传统的固定式生产平台的许多作业优势,其生产与维护作业方式与传统固定式平台———————————————————————————————————————————————相似,其操作方式与固定式平台几乎没有差别。但是,对于深海油田,由于张力腿平台的结构造价不会随着水深的增加而大幅度地增大,采用张力腿平台比固定式平台其开发费用要低得多。特别是在300~1500m水深范围内,?采用张力腿平台优势明显。(3)由于张力腿平台可以通过合理选择平台本体的结构形式和设置合理的张力腿预张力来决定张力腿系泊系统的

4、刚度,进而调整张力腿平台的固有摇荡周期,使其避开海面的波浪频率。现有的张力腿平台水平面运动(纵荡、横荡、艏摇)的固有周期约为1~2min,高于波浪周期;铅直面运动(垂荡、横摇、纵摇)的固有周期约为2~4s,低于波浪周期。这样的固有周期范围避免了平台结构和海浪能量集中的频率发生共振,使平台结构受力合理,动力性能良好,这样就可以将平台的运动控制在低水平范围内。(4)平台在张力腿的约束下几乎没有垂荡运动;张力腿平台的结构形式也决定了平台难以有横摇与纵摇运动,平台的主要摇荡运动为纵荡、横荡和艏摇。这三个自由度的摇荡运动可以通过增加平台本体产

5、生的剩余浮力或张力腿的预张力、进而提高平台在这些自由度方向上的恢复力来加以约束。多年来,不同类型的张力腿平台的使用实践表明:在海洋环境因素作用下,平台的运动很收稿日期:2012-09-12;修回日期:2014-02-12基金项目:国家自然科学基金资助项目(10772068)作者简介:吴家鸣(1957-),男,广西梧州人,教授,博士,主要从———————————————————————————————————————————————事船舶与海洋结构物设计制造领域的研究,电话:020-87111030-3637,E-mail:ctjmw

6、u@scut.edu.cn1张力腿平台的共同特点目前已投入使用的张力腿平台共有24座,按其主要结构特征分为第一代张力腿平台(也称为传统类型的张力腿平台)和第二代张力腿平台,而第二代张力腿平台又分为SeaStar、MOSES和ETLP三个系列。不同类型的张力腿平台具有不同的结构特征与技术特点,但由于他们都是以张力腿垂直系泊的方式将浮式平台系泊于深海中,不同类型的张力腿平台具有以下共同的特点[1-4]:(1)具有良好的运动响应特性。张力腿平台具有顺应式结构物的特点,平台在风、浪、流等海洋环境载荷作用下发生偏转运动时会产生一种惯性力,这种

7、惯性力可以对环境载荷构成一定的抵消作用,从而减少作用在平台结构上的净载荷。(2)由于平台为一种半顺应半固定式的结构,在水平方向是一种顺应式结构,在竖直方向接近于MarineSciences/Vol.38,No.4/2014101小,这一类型的平台结构表现出了良好的平稳特性。(5)平台本体结构通过张力腿垂直锚泊。因此,与Spar平台不同,张力腿平台没有锚固半径的限制。(6)适应范围广,它可应用于不同规模大型或小型油气田,几百米到1500m的水深范围均可考虑使用张力腿平台。(7)张力腿平台是一种小水线面结构,它对平台重量的变化非常敏感。

8、对于特定的张力腿平台,载重的增加将会降低平台的剩余浮力或张力腿的预张力。因此,这类平台对其有效载荷会有限制。(8)张力腿平台的———————————————————————————————————————————————结构特点决定了