柔性靠泊系统结构试验研究

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1、第一章绪论1．1研究背景第一章绪论广阔的海洋蕴藏着极为丰富的资源，伴随着人类经济活动的迅猛发展，陆地资源已经难以满足社会发展的需求，21世纪是人类全面向海洋进军的时代，海洋资源的开发利用将面临一个突飞猛进的时代。石油资源是人类社会发展可贵的不可再生资源，近年来国际原油价格飞涨，中东地区石油开采国的几次战争都标示了石油资源的重要性越来越得到人们的关注。目前美国的墨西哥湾、欧洲的北海、西亚的波斯湾、北非海域以及南中国海域，都是开发石油资源的重要活动场所。当前，海洋石油工业正在向更深的水域发展，比如墨西哥湾、巴西、非

2、洲西部、北大西洋与挪威海，开采水深都在1000m．3000m范围内。我们必须清楚地认识到有效地开发利用海上石油资源是为我国社会发展提供足够支持的必要条件之一，也是国家参与各类国际竞争的必要基础。我国拥有广阔的大陆架，现在已经探明具有工业价值的海上油气田就包括渤海、黄海、东海和南海的所有海域，目前已经形成了年产1000万吨的原油生产能力，海洋石油的开发已经成为我国重要的原油生产来源之一。我国油气资源开发主要是在200米水深以下的海域，深海平台技术的研究尚处于起步阶段，海洋石油开采技术的研究自然而然地成为了重要的研

3、究方向。靠泊技术是海上原油输出所必需的技术之一【l】，近年来在该领域各国家都有着长足的发展。但是靠泊过程是风险性巨大的海洋工作内容之一：上海远洋公司船长顾明章在2004年3月20日德国WilhemKaisenContainerTerminal码头靠泊【2】，当时的靠泊风力达12级，由于对当时的气象突变准备不足、应变措施过晚、对流的情况掌握不够等因素，险些酿成事故。靠泊后顾明章对于靠泊要素进行了合理的分析，提出了(1)Speed速度、(2)Space(安全)水域、(3)Situation环境意识、(4)Commu

4、nieation沟通联系、(5)Control控制五大靠泊控制要素，对靠泊船舶的操作管理人员具有很强的指导性。．为了提高靠泊过程的安全性，海工人员纷纷采取了各种各样的方法：从1992年起，激光靠泊技术开始用用于世界各大港口【引，如荷兰的鹿特丹、英国的浦兹茅斯、日本的TOKIMEC等。在我国国内，只在宁波镇海港算山码头安装有激光靠泊系统(BAS)，其余的码头并没有大规模应用。激光靠泊系统主要由激光靠岸系统(BAS)和环境监测系统(EMS)组成。激光靠岸系统用于准确第一章绪论监测船舶的靠离速度、船舶首尾的离岸距离、

5、船体与码头前沿线的夹角、船舶在带缆状态下的漂移等信息。而环境监测系统主要用于测量码头作业现场周围的大气、水文等信息。利用这种先进的靠泊监控手段可以有效地提高靠泊过程的安全性与效率。中国海洋大学任先峰就海上石油开采平台靠泊进行了安全操纵的分析14】。对于海上石油平台的靠泊准备提出了应当注意以下几个重点方面：(1)海流，(2)潮流，(3)风力，(4)水深，(5)地质，(6)平台尺寸、空高，(7)海底管线，(8)钻井船，(9)工程船，(11)靠船件，(12)缆绳等因素，并且对不同工况下靠泊操作步骤应中当注意的事项进行

6、了总结。传统的海上平台靠泊方式是导管架刚性靠泊。这种靠泊方式的优点是理论基础明确、设计思路清晰、易于使用有限元软件计算其靠泊过程的受力过程情况。但是这种刚性结构造价偏高，为了适应我国经济发展现状，本文提出了一套全新的半潜式柔性靠泊系统，并加以试验进行了分析。1．2国内外靠泊水平现状1．2．1目前国内外港口靠泊相关规范近年来，世界各国海上资源开采日益紧密，为了提高海上靠泊能力[53，增加靠泊系统的安全性，科研工作人员们一直在从不同的角度进行着研究，靠泊理论也得到了相应的发展。靠泊过程中油轮对护舷撞击荷载的计算，是

7、靠泊过程中的一项非常重要的指标，通常是采用能量法处理。我国传统的计算方法是根据经验和我国港口荷载规范进行计算。船舶碰撞力的大小取决于船舶碰撞前能量的大小和护舷所吸收能量的多少【6】，而允许碰撞能量取决于护舷所能承受的碰撞能量三-栌粒。我国港13荷载规范中的护舷碰撞能量公式为：％舷=P·E船=o．5p·M·嘭(1-1)式中P为系数。规范中规定P取0．7—0．8。E船为船的能量(kN·m)；M为船的排水量(t)；圪为船在护舷法线方向的速度分量(m／s)。但是这种方法具有两个缺点：1．没有考虑碰撞点位置的因素；2．排

8、水量的取值不依赖波浪作用的大小；而国际上常用的能量公式中考虑了包括碰撞点位置在内的多种影响因素。国际航运会议常设协会专题国际委员会推荐的护舷碰撞能量公式为：第一章绪论％舷=f·E船=o．5f·M·嘭(1-2)式中，f为修正系数，f=e·巳·e·e，e为偏心系数。在靠泊过程中，若船不完全平行码头线，则并不是所有的动能均传递到护舷。由于护舷的反作用船将产生围绕接触点的回旋，从而耗散部分能量