畸形波作用下半潜式平台运动响应分析.pdf

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1、张文旭，等：畸形波作用下半潜式平台运动响应分析。35。畸形波作用下半潜式平台运动响应分析张文旭，陆超(中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064)摘要应用基于Longuet-Higgins波浪模型的双波列叠加改进模型进行畸形波的数值模拟。使用SES—AM软件对波浪传递函数和半潜式平台水动力参数进行计算。通过频域一时城变换，在时域下求解平台的运动方程和系泊缆的动平衡方程，得到平台运动响应和系泊缆张力。同时研究了波浪方向和聚焦位置的变化对平台运动响应和系泊缆张力的影响规律。研究发现，平台响应和系泊缆张力受畸形波的聚焦位置影响显

2、著。横摇、纵摇响应和系泊缆受力随浪向角的改变成规律性变化，垂荡运动则对浪向角的改变不敏感。关键词半潜式平台畸形波时域分析中图分类号P75文献标志码AAnalysisofResponseofSemi—submersiblePlatformunderFreakWaveZHANGWen—XU．LUChao(ChinaShipResearchandDesignCenter，WuhanHubei430064，China)AbstractAdvanceddoublewavetrainsuperpositionmodel，whichis

3、basedonLonguet—Higginsmodel，isappliedtothenumericalsimulationoffreakwave．Waveforcetransferfunctionandhydrodynamicparametersofasemi··submersibleplatformwerecalculatedbySES--AM．Undertransformationfromfrequencydomaintotimedomain，motionresponseofplat—formandtensionofm

4、ooringropeswereobtainedbysolvingthekinematicequationofplatformanddynamicbalanceequationofmooringropesintimedomain．Simultaneously，theinfluenceduetothechangesofthewavedirectionandfocuspositionwascalculatedanddiscussedre—spectively．Thestudyfindsthatfocuspositionoffre

5、akwavehasasignificantinfluenceonre—sponseofplatformandtensionofmooringropes．Rollingmotions，pitchmotionsandtensionofmooringropesshowregularchangeswiththeincreasingofwavedirection．Butheavemo—tionsofplatformareinsensitivetowavedirection．KeywordsSemi·-submersibleplatf

6、ormFreakwaveTime--domainanalysis0引言尽管人们已经对海洋进行了大量的研究与探索，但由于波浪运动十分复杂，人们对波浪现象的认识中仍存在很多未解难题。由于波浪与波浪、波浪与其它介质之间非线性相互作用的存在，波浪的变作者简介：张文旭(1986一)，男，硕士，助理工程师，研究方向为海洋结构物设计及制造。形、破碎等因素的影响，海洋中会产生强非线性的，严重不对称的波浪，“畸形波”就是这样一种具有强非线性的波浪。畸形波以其迅猛的传播速度、难以捉摸的出现规律、极大的能量释放、灾难性的事故后果，成为海洋交通顺

7、畅往来、海上作业顺利进行、海上结构物安全性的一个巨大潜在威胁[1]。对于海洋波浪运动的早期研究中，畸形波总是与一些灾难事故紧密相连，但人们一直没有机会对畸形波进行直接观测。直到1995年，位于挪威北适船技术2016年第5期(总第333期)海、水深为70m的Dranpner海上采油平台经历了一次猛烈的波浪作用，导致平台出现剧烈晃动，部分设备仪器受损。当时海面的有效波高为11．9m，而根据数据记录显示，最大波高达到了25．6m，波峰高度18．5m．波浪时稃示意图如图1所示嘲。1)14U1111t21波浪}己求，，．1t川j年l

8、Jj15’二{)垂6％‘^Io炎j，

9、-Li舅h，。A矗l

10、】§蠢葭，i^囊：葶铲、≯浮飞∥墩漶UⅪ’V埝jj够委，一’毪UlV'I图1“新年波”畸形波由于其对于船舶及石油平台等海上结构物具有巨大威胁，畸形波已经成为世界范围内波浪理论研究和环境条件模拟方法探索的一个热门课题[3]。各国学者针对其生成机理