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原文传递 S型起重铺管船作业运动性能分析

论文题名：	S型起重铺管船作业运动性能分析
关键词：	工程船舶;起重铺管船;海上吊装;流体力学
摘要：	随着工业发展和人民生活对油气资源需求的几何式增长，以及内陆油、气资源可开采量的逐年减少，人类社会对于海洋油气资源的依赖性愈发明显的体现出来。也正因为需求的攀升，使得人们对海洋油气的开发从浅水海域不断的向深水海域发展，而海洋工程船作为海底管道铺设和海洋平台安装作业的重要工具，也扮演着越来越重要的角色。但是，随着水深的增加，恶劣的海洋环境对管道铺设作业和吊装作业提出了的更高的要求，深水管道铺设和吊装技术的不成熟也成为了阻碍我国深水油气田开采战略的主要障碍之一。所以，需要对深海工程船作业时的运动和受力进行系统的分析，为设计施工提供参考，进而进一步掌握深水施工作业技术。S型管道铺设，作为最常见的管道铺设方式，以其适应水深范围广、铺设速度相对较快等独特的优势，成为海底管道铺设施工的主流铺管方式。　　本文针对深水S型深水起重铺管船，研究动力定位条件下的S型管道铺设和吊装作业模型试验、频域分析和时域耦合分析。围绕起重铺管船运动性能实验和数值分析、起重铺管船耦合与非耦合对比分析、管道和吊块对铺管船运动的影响，以及自主研发起重铺管船和原型船作业运动性能对比等方面进行研究。S起重型铺管船的实验分析。根据按照缩尺比换算后的船体型线图和型值表加工船模，针对3000 m水深S型铺管作业工况和4000 t预起吊作业工况分别在哈尔滨工程大学多功能水池进行白噪声波试验，通过非接触式光学六自由度运动测量系统测量并记录船模六自由度运动，经后处理得到船舶在两种工况下的幅频响应算子。S型起重铺管船频域分析。基于势流理论的三维辐射绕射理论，计算起重铺管船在S型铺管作业工况和4000 t预起吊作业工况下的附加质量、兴波阻尼、幅频响应算子等水动力系数，为时域数值分析提供输入参数，并将计算得到的RAO与模型试验结果进行对比，验证数值模型。通过分析，采用较为精确的远场公式分别计算起重铺管船在两种工况下的二阶波浪力传递函数，为动力定位控制下起重铺管船的时域分析提供参考。S型起重铺管时域耦合分析。在铺管作业和吊装作业过程中，船体、托管架和管道以及船体和吊块均可以看成一个相互影响、相互作用的复杂动态系统。本文首先对比分析了基于位移RAO的解耦方法和基于载荷RAO的耦合方法的作业系统的运动特点，通过分析得出耦合方法更接近于真实作业情况且计算更加精确。基于耦合方法，分别建立起重铺管船3000m水深S铺管作业和4000t预吊装作业模型，在风浪流环境载荷和动力定位系统共同作用下分析管道和吊块对起重铺管船运动的影响，并分析自主研发起重铺管船相对于原型船在作业时运动性能的提升程度。
作者：	武春霖
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	孙丽萍
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文