导管架滑移下水强度智能分析技术研究-论文.pdf

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1、第43卷第3期船海工程Vo1．43No．32014年6月SHIP＆0CEANENGINEERINGJun．2014DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2014．03．039导管架滑移下水强度智能分析技术研究侯涛，尹光荣，董志亮，徐峰，孟庆政(海洋石油工程股份有限公司，天津300451)摘要：针对传统导管架滑移下水强度分析时手动分析方法费时费力的问题，介绍一套导管架滑移下水的强度智能分析方法，包括导管架下水分析的基本理论和假定，分析自动化和智能化技术的实现原理和思路以及交互软件的开

2、发框架和方法。该方法在荔湾3-1及后续项目中得到成功推广和应用，能大幅度地提高分析效率，缩短分析时间。关键词：荔湾3-1；大型导管架；滑移下水；强度；智能分析中图分类号：U674．38；TE42文献标志码：A文章编号：1671-7953(2014)03-0153-04导管架平台是近海石油开采的主要结构物，国外针对导管架滑移下水的研究主要开始于一般在陆地建造总装，然后拖运至海上指定位置20世纪70、80年代，基本理论依据是船舶运动理进行安装。导管架通常有两种下水方式：小型导论和波浪力学J。国内也有不少学

3、者进行了理管架可以使用浮吊吊装下水，而大中型导管架通论研究和数值模拟。常进行滑移下水。典型的导管架滑移下水过程是目前，对于导管架下水运动和强度分析已经导管架首部(在位状态的顶部)放置于驳船尾部在成熟的理论基础上形成了一套完善的计算方(导管架装船位置)，通过压载使船有一定的纵倾法：导管架使用结构分析软件(SACS)建模和加角度，导管架靠自重或者使用绞车拖拉滑移入水载，然后导人运动分析软件(MOSES)进行导管架直至到达稳定状态；一般情况下，导管架从船艉入下水运动分析，并输出特定时刻对应的导管架载水，某些

4、特殊的导管架也可从驳船侧舷滑移入水¨。J。导管架滑移下水是一个动态的连续过程，荷，最后将载荷导人到导管架结构模型中进行强度校核J。这是目前比较通用并得到广泛认可整个过程中不仅需要关注驳船的运动轨迹和导管架的下水姿态，以保证驳船和导管架的稳性，同时的方法，本文主要讨论基于该方法的导管架下水由于导管架的受力情况和运动状态比较复杂且不强度智能分析相关问题。断变化，因此导管架下水强度也是设计人员关注1基本原理和假定的重点和难点。传统的手动分析方法，尤其是敏感性分析，由1．1理论背景于下水状态不同，工况数量众多

5、，模型体积大，修根据达朗伯原理，在非自由质点系运动中改和操作不便，使得整个计算工作量巨大；重复的的每一瞬时，作用于质点系内每一质点的主动力劳动又极易使设计人员疲劳和犯错，多个设计人∑、约束反力∑和该质点的惯性力∑员的参与又无法保证分析的进度和质量。在荔湾3-1导管架设计初期，这种情况曾一度影响了设构成一假想的平衡力系：计进度。为此，开发出一套切实可行的“导管架∑+∑+∑=0(1)滑移下水强度智能分析技术”。即：∑+∑=一∑Ni(2)式中：F：=一ma。收稿日期：2013—11—26这种用静力学建立平衡

6、方程来求解动力学问修回日期：2013—12—27第一作者简介：侯涛(1975一)，男，硕士，工程师题的方法称为动静法。研究方向：导管架结构设计导管架的下水是一个连续的运动过程，属于E·mail：houtao@mail．cooec．con．cn动力学范畴，但是工程上可以将动力学问题转化153第3期船海工程第43卷成静力学问题来求解，大大降低求解难度和时间。1．2计算模型简化首先导管架下水运动分析采用MOSES的时域模典型的导管架滑移下水过程大致分为5个运块求解，然后依据上述原理，输出导管架下水过程动状态

7、：①导管架在驳船上初始位置；②导管架开中某一时刻的主动力∑F：和惯性力∑F的合始滑移；③导管架通过摇臂开始翻转(tipping)；④导管架与驳船开始分离(separating)；⑤导管架和力施加到相同边界条件的导管架模型上，即该瞬驳船在新的位置平衡。将这5个运动状态简化成时导管架的等效静力平衡状态，最后采用SACS3个强度计算的基本状态，见图1。的静力求解模块进行强度分析。一～一攫燮蔫一丞I一a)在驳船上初始状态b)开始滑移至翻转前c)翻转至分离图l导管架3种计算状态a)计算状态是导管架在驳船上的初始

8、状态，前，对应运动状态2到3(但不包括3)。此时驳船也称为全支撑状态，对应运动状态①。此时下水摇臂和滑道都提供支撑反力。边界条件见图滑撑(1aunchcradle)刚刚压住摇臂，下水滑撑全2b)。部由驳船滑道(slipway)提供支撑，简化的计算模e)种计算状态是导管架翻转和翻转之后至型边界条件见图2a)。分离，对应运动状态3到4。此时只有驳船摇臂b)种计算状态是导管架开始滑移至翻转之对导管架下水滑撑提供支撑，边界条件见图2c)。a)初始状态b)开始滑移