深吃水半潜平台运动响应分析及模型试验分析.pdf

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1、第46卷第6期船海工程Vo1．46No．62017年12月SHIP&OCEANENGINEERINGDec．2017DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2017．06．030深吃水半潜平台运动响应分析及模型试验分析徐祥，康庄，付森，贾五洋(哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨150001)摘要：针对某深吃水半潜平台在实际海况下的运动响应问题，基于AQWA，对深吃水半潜平台频域和时域下的运动响应进行数值模拟，并开展半潜平台的模型试验，分析6自由度幅值响应算子(RAO)和不规则波下的运动响应。比较由2种方法获得的RAO响应曲线和极限海况下的运动幅值，证明数值方法正确，该深吃水

2、潜平台的运动响应模拟结果满足设计要求。关键词：深吃水半潜平台；模型试验；RAO；不规则波；运动响应中图分类号：U674．941文献标志码：A文章编号：1671-7953(2017)06-0131-05深吃水半潜式平台在传统的半潜式平台基础度、造波能力，以及整个系统的耦合实验要求等因上延长了立柱的长度、增加了吃水。吃水的增加素的影响，合理地选取了1：70的缩尺比。根据使下浮体远离波浪作用，在很大程度上减小了波深吃水半潜平台的缩尺比，可以得到深吃水半潜浪激励力对下浮体的作用，对平台的垂荡响应有平台模型主尺度。该平台的主要参数以及试验模不错的抑制作用，与常规半潜式钻井平台相比，平型主尺度参数属性见

3、表1。台的垂荡运动将会显著减小引。另外，由于吃水表1干式半潜平台模型参数较深，深吃水半潜式平台往往没有自我航行能力，平台的浮体常采用四方环形设计，这样可以更好地保证平台的稳定性。罗勇等人提出了一种把甲板和平台立柱分离开的新型深吃水干树式半潜平台，使得平台的运动响应满足干式采油树的要求；此外，还优化了平台主尺度，在改善稳性的同时，使平台的垂荡固有周期远离了波浪能量集中范围_4J。为验证其结果的正确性，本文对该平台进行数值分析和模型试验分析。1模型试验对深吃水半潜式平台进行水池模型试验，研究该平台6自由度运动响应和极限海况的水动力模型浮筒和立柱由倒模技术制成，采用玻璃性能，为数值计算提供参考。该

4、试验在哈尔滨工钢材质；桁架结构采用不锈钢管制成，试验模型见程大学深水池中进行，试验内容包括静水自由衰图1。减试验，幅值响应算子(RAO)试验和平台耐波性试验等。1．1模型数据模型试验时，考虑平台的设计尺度、水池尺收稿日期：2017—03—05修回日期：2017—04—17第一作者：徐祥(1991一)，男，硕士生研究方向：船舶与海洋工程设计与制造图1深吃水半潜平台模型1312017~徐祥等：深吃水半潜平台运动响应分析及模型试验分析船海工程，第46卷第6期在干式半潜平台模型试验中，除静水自由衰垂直面内的3个自由度(横摇、纵摇和垂荡)存在减试验部分外，RAO试验、不规则波运动响应试静水回复力或力矩

5、，在外力的作用下偏离平衡位验均涉及到系泊系统。为达到限制平台在波浪下置，但当外力停止作用后，依靠静恢复力或力矩的的二阶低频运动不能对一阶高频运动产生影响的作用可以恢复到原来的平衡位置。对模型在静水目的，采用水平系泊的方式，用4根相互垂直的中分别进行横摇、纵摇自由衰减试验，目的在于获系泊线将模型固定在水池中。4根系泊线均采用得这些运动的固有周期和阻尼系数等重要参数，细钢绳和弹簧相结合的方法设计，通过改变锚固验证模型制作以及重心和转动惯量模拟的准确点的位置和钢绳的长度来改变平台的迎浪角度。性[6]。分别进行多次横摇和纵摇衰减试验，取所1．2环境条件及坐标定义得结果的平均值作为数值计算输入的阻尼系

6、数。该平台设计为中国南海海域作业的深吃水半从深吃水干树式半潜式平台模型静水自由衰潜式平台，其工作水深为15001TI。南海的海浪谱减试验统计结果可知，平台的横摇和纵摇固有周的谱峰值大小和谱的形状都与JONSWAP谱较接期均为45．6S，横摇的无因次阻尼系数为0．076，近，故选择JONSWAP谱作为波浪谱。工况为百纵摇的无因次阻尼系数则为0．075。试验所得的年一遇的极限海况，波浪参数见表2。无因次阻尼系数将输人数值计算模型中，用于频表2海洋环境条件域和时域分析。1．4RAO试验试验研究过程中，可以用在白噪声波谱不规则波浪中的一次试验代替在一系列规则波中的模型试验，同时试验精度也有较大改善。

7、浮体在不规则波试验中测得的运动参数表现为运动谱的形试验采用的总体坐标系见图2，原点位于浮式，将运动谱与入射波谱进行对比，可以得到对应体的重心处，轴指向船头方向为正，z轴向上为频率的运动幅值响应函数RAO7j。正，Y轴以右手法则定义，以沿半潜式平台纵向船在白噪声不规则波条件下，对深吃水半潜平头方向为0。。半潜式平台的运动坐标系为Oxyz，台模型进行RAO试验，由于半潜平台模型前后、轴指向船头方向为正，轴向上为正