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张紧式系泊系统刚度特性及对Spar平台运动影响的研究
| 论文题名： | 张紧式系泊系统刚度特性及对Spar平台运动影响的研究 |
| 关键词： | 张紧式系泊系统;刚度特性;深海桁架式Spar平台;运动响应 |
| 摘要： | 由于具有稳定良好的作业性能,深海桁架式Spar平台得到广泛应用,对于桁架式Spar平台大水深的工作环境,现今其多采用张紧式系泊系统进行定位。研究张紧式系泊系统非线性回复特性,以及在系泊作用下的平台固有运动特性和在规则波中的耦合动力响应,对平台的设计具有重要的意义。 本文针对深海桁架式Spar平台,考虑了三点九根缆索张紧式系泊定位形式,研究其在六个自由度方向上的固有运动特性以及在规则波中的动力响应特性。以线性材料缆索经典悬链线理论为基础,同时考虑聚酯纤维缆索的材料非线性特性与几何非线性特性,对缆索微段静力平衡方程进行重新推导,建立了单根聚酯纤维缆索静力平衡方程。在单根缆索求解的基础上采用准静态方法计算三点系泊系统的位移-回复力变化曲线,并研究有关系泊因素对系泊系统回复刚度的影响。建立系泊平台耦合运动方程,运用数值方法求解平台各自由度固有运动特性,并讨论不同系泊条件对平台自振特性的影响。同时,建立水动力模型计算平台在规则波中的波浪载荷,计算当波浪圆频率与垂荡固有频率相接近时,平台发生垂荡主共振时的运动响应。 研究表明,张紧式系泊系统在平台小幅运动下平台回复力与位移基本成线性关系,随着平台位移的增大,系泊回复力开始表现出非线性变化;系泊条件的改变将会改变平台水平运动的固有频率。系泊系统回复刚度对于不同方向上的运动的影响程度不同。适当的系泊系统使平台在波浪中的运动响应幅值降低,但并不能阻止平台发生垂荡主共振时平台摇动幅值在某一波高下发生突变现象。三点系泊形式导致平台纵荡运动与横荡运动的固有周期不一致,从而导致在不同浪向角下平台运动幅值的不对称。 |
| 作者： | 冯紫薇 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 唐友刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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