深水钻井船波浪载荷预报.pdf

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1、第23卷第3期(总第135期)船舶V01．23No．32012年6月SHIP＆B0ATJune，2012[船舶结构]深水钻井船波浪载荷预报郭兴乾(中国船舶及海洋S-程设计研究院上海200011)[摘要]以两艘钻井船为例，分别计算其波浪载荷传递函数和波浪载荷长期预报值，将计算结果与规范计算值比较，且对其中一艘钻井船计算其不考虑月池开孔时的波浪载荷预报，试图找出钻井船与常规船型的差异．为结构设计人员在钻井船设计方面提供一定的借鉴。[关键词]钻井船；波浪载荷；长期预报[中图分类号]U661．4；U674．381[文

2、献标志码]A[文章编号]1001—9855(2012)03—0040—06WaveloadspredictionofdeepwaterdrillingshipGU0Xing—qian(MarineDesign&ResearchInstituteofChina，Shanghai200011，China)Abstract：Thetransferfunctionofwaveinducedloadsandthecorrespondingwaveinducedloadsoftwodrillingshipsarecalc

3、ulatedinthispaper．ThepredictionresultsarecomparedwiththewaveloadsbasedonIACSrequirements．Furthermore，thewaveinducedloadsofonedrillingshipwithoutmoonpoolopeningarecalculatedinordertofindoutthedifferencesbetweendrillingshipsandgeneralships．Itishelpfulfordrill

4、ingshipstructuraldesign．Keywords：drillingship；waveloads；longtermpredictionO引言的预报。本文旨在通过三维水动力理论．对两艘钻井船钻井船在其寿命期内遭受的外力主要有结构自进行波浪载荷直接预报。将计算结果与规范计算值进行比较。且对其中一条钻井船计算其不考虑月池重、环境载荷、作业载荷和偶然性载荷，环境载荷分波浪载荷、风载荷和流载荷。对船体结构强度而言，开孔时的波浪载荷，从而找出钻井船与常规船型的差异，为钻井船的前期设计与快速反应提供一定的环境

5、载荷中的波浪载荷最复杂且最关键。波浪载荷借鉴的确定，对钻井船强度评估起着关键的作用_】]。通过对常规船舶波浪载荷的研究，国际船级社协会(IACS)给出建议公式，以计算波浪载荷沿船长1波浪载荷计算原理和方法方向产生的波浪弯矩和波浪剪力。对于非常规船波浪载荷由波浪运动产生而波浪运动是由许舶．波浪载荷的预报主要依据数值预报和模型试验多具有随机相位的规则波叠加而成。因此，船在随两种技术手段。模型试验由于周期长、费用高，故难机不规则波中的响应由单位波幅波中的响应(传递以普遍应用。数值预报波浪载荷是借助于水动力分函数)和

6、波浪谱来确定。析理论及分析软件．完成船体任意剖面处波浪载荷[收稿日期】2011-09—15；[修回日期】2011-10—17[作者简介]郭兴乾(1987一)，男，汉族，哈尔滨工程大学在读硕士，主要从事船舶结构分析工作。郭兴乾：深水钻井船波浪载荷预报水动力分析中，通常假定浮体所处的海洋是均浪运动和载荷的响应谱，最后用波浪统计预报方法匀、不可压缩、无粘和无漩的理想流场。按照流场的得出船体波浪运动和载荷的统计值，波浪统计预报简化程度，可分为二维切片理论、二维半理论以及三方法分为短期预报和长期预报。维水动力理论，其中

7、以二维切片理论和三维水动力1．2．1短期预报理论在工程上应用最为广泛。切片理论建模简单、短期海况可视为均值为零的平稳正态随机过计算效率高，但计算精度相对较低。三维水动力理程。此时船体对波浪的响应，可看作是线性时不变论基于三维线性势流理论，适用于任意形状的船舶系统。由随机过程理论可知，在海浪的作用下(输和海洋结构物。其计算精度高，能够获得较二维切入)，其响应——波浪载荷(输出)亦将是均值为零的片理论更为精确的湿表面水动压力分布。平稳正态随机过程。输入与输出之间关系可以通过1．1规则波中船体运动与载荷计算以下公式

8、给出[4_：规则波中以任意航向定速航行的船舶在时刻的Js((￡，，H，，V，／3+0)=H2(w，V，卢+)&(，H1，3，Tz，0)六个自由度的位移为：(5)77COS(tOot+~)(1)式中：(∞，日，)为海浪谱密度；式中：为1，2⋯6；S(∞，日，3，，V，／3+0)为波浪载荷(可以具体是为位移幅值；垂向波浪弯矩与剪力等)的谱密度，也可称为响应谱‰为遭遇频率；密度；为相位角。(，V，)为系统