自升式钻井平台风载荷研究.pdf

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1、NAVALARCHITECTUREANDOCEANENGINEERING船舶与海洋工程2014年第1期（总第97期）自升式钻井平台风载荷研究谭美，冯军，熊飞（中集船舶海洋工程设计研究院，上海201206）摘要：以海洋钻井平台风载荷计算为研究对象，将船级社规范、CFD计算流体力学计算、风洞试验和一种土木工程方法分别应用于一自升式海洋钻井平台的风载荷计算，并详细比较了各方法间存在的差异，比较论证了土木工程方法作为自升式钻井平台风载荷计算的参考价值。关键词：自升式钻井平台；风载荷；遮蔽效应+中图分类号：U674.381文献标识码：A文章编号：2095-40

2、69(2014)01-0018-06Abstract:Takingthewindloadcalculationofanoffshoredrillingplatformastheresearchobject,thewindloadcalculationofajack-upoffshoredrillingplatformiscarriedoutbasedonclassificationsocietyrules,computationalfluiddynamics(CFD)technique,windtunnelexperimentandacivileng

3、ineeringmethod;thedifferencesamongthesemethodsarecomparedindetail,demonstratingthereferencevalueofthecivilengineeringmethodintermsofjack-upplatformwindloadcalculation.Keywords:jack-updrillingplatform;windload;shieldingeffect0引言目前国内外海洋移动式平台的稳性衡准都采用“气象衡准”，即把平台在海上所受的载荷仅用风载荷表现出来，而将

4、波浪对平台的影响以及其他因素考虑在稳性衡准数中，这样风载荷的确定对海洋移动式钻[1]井平台的安全性和经济性都有重要影响。目前船级社规范给出的风载荷计算公式，均明确了风载荷与风速的关系，但平台外形构件之间的遮蔽效应复杂，形状系数和升力作用等影响，造成按规范计算的结果比实际值偏大。国内外开展了大量的相关研究，以期获得更准确的风载。风洞试验是公认的移动式钻井平台风载荷设计方法，但对自升式钻井平台，这方面的工作还比较少。CFD数值模拟理论上可以弥补风洞试验的经济成本，但出于目前计算机硬件设施方面限制因素，国内外几[1~6]乎没有对全自升式平台的完整模拟。本文

5、基于中集集团（CIMC）自主研发设计的自升式钻井平台ZJ400，对该类平台风载荷进行了全面和深入的研究。1ZJ400平台特点及风况选择1.1平台特点ZJ400为国际最新一代自升式钻井平台，平台船型为三角形船体，采用3个三角形桁架桩腿及齿轮齿条式升降系统，每个桩腿由下端的桩靴支撑，液压驱动式悬臂梁，其主要参数为：船长70.4m，型宽74.2m，型深9.4m，桩腿全长166.98m，桩腿轴间距横向49.2m、纵向46.2m，井架高51.8m，最大工作水深122m，最大钻井深度9144m，设计吃水6.4m，最低设计温度–20℃，可携带船员120人。1.2工

6、况条件ZJ400的设计工况如表1所示。第一作者简介：谭美，男，工程师，1985年生。2011年毕业于哈尔滨工程大学船舶与海洋结构物设计制造专业。主要从事船舶及海洋平台总体设计研究工作。收稿日期：2013-02-26谭美，等：自升式钻井平台风载荷研究19表1设计工况作业工况自存工况水深/m121.92106.6899.98121.92106.6899.98最大浪高/m17.0720.7317.6813.4117.3721.95相应海浪周期/s13.814.71614.115.515.5最大风速/m/s36.0136.0136.0151.4451.444

7、4.75底流0.000.000.000.000.000.00流速/m/s表面流0.511.030.770.771.030.51气隙/m12.1915.2419.8112.1915.2419.81入泥深度/m333333可变载荷/t380038003800330033003300本文选取平台最危险的一组自存工况进行研究：水深122m，最大风速51.44m，气隙12.19m，悬臂梁处于收回状态。2风载荷规范计算2.1规范计算方法[6]目前，主要船级社规范给出的风载荷计算公式如下:2FwCCCSV(N)(1)fhsw式中：C——风压系数，船级社之间有所区

8、别，ABS船级社取0.611；fC——暴露在风中平台构件的高度系数，其值可根据构件形心至设计水面的垂直距离按