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原文传递半潜平台初步设计方法的改进研究

论文题名：	半潜平台初步设计方法的改进研究
关键词：	半潜平台;运动响应;优化算法;正交试验;共轭梯度法
摘要：	每一座半潜平台都要经历从初步设计、基础设计、详细设计和生产设计这一完整的设计过程，要进行总布置、稳性分析、运动性能分析、结构强度和疲劳分析、定位能力分析等多个环节的计算和验证，整个工程设计过程有着显著的螺旋式特征。初步设计的优劣，对后续基础设计和详细设计有着重要的基础作用。近年来，半潜平台市场竞争非常激烈，具有性价比优势的初步设计，也对企业赢得市场竞争起着重要的作用。　　工程界的初步设计，主要任务是确定主尺度和成本估算，通常的做法是参考母型船，根据设计要求确定主要设备，再根据过往积累的经验数据，修改主尺度并估算重量、核算稳性。如果稳性不满足要求，再进一步修改主尺度并重新核算，然后根据成本估算情况，再做进一步的优化和验证，才能完成初步设计定型。在这一设计过程中，存在两个不足：一是缺少对运动响应特性的校核和优化，可能对半潜平台的舒适性、关键设备的工作效率、平台总体结构的强度、疲劳寿命以及定位能力造成重大影响；二是缺少快速的优化设计方法，往往需要大量的方案试算，再从中筛选出更有性价比优势的设计方案，无法快速找到最有性价比优势的初步设计方案。　　本文针对工程项目初步设计流程的不足之处，结合作者的设计工作经验，从半潜平台的主体型式、运动响应特性以及初步设计寻优方法三个方面入手，尝试对半潜平台的初步设计方法进行改进，以达到扩展初步设计深度、提高初步设计效率和性价比的目的。　　在论文的研究中，以中集来福士海洋工程有限公司已经建成的GM系列平台为母型，进行三方面的对比分析。首先依据正交试验的原则对半潜平台的主体型式进行研究，分别改变立柱、浮筒的不同主尺度参数，形成6个比较方案，通过比较其空船重量、干舷、初稳心高、运动固有周期等关键指标的变化情况，确定主体型式与各项设计指标的关联规律；其次，通过对半潜平台运动响应相关的势流理论进行研究，推导运动响应特性的数学表达式，并使用三维势流分析AQWA计算多个算例，分析比较运动响应幅值算子（RAO）和附加质量的变化情况，提出可以应用于初步设计阶段的运动响应简化算法；最后，提出半潜平台初步设计寻优问题，以母型船减重为目标条件，以干舷、初稳性参数和运动固有周期等性能指标为约束条件，采用基于共轭梯度法的混合遗传算法进行初步设计寻优，通过AQWA软件的计算，检验此寻优方案的计算精度。　　本文针对工程界原有的初步设计方法所存在的两点不足，提出了有针对性的改进方法，从半潜平台主体型式、运动响应特性以及快速寻优三方面开展研究。理清了主体型式对重量控制、初稳性和运动响应特性的影响规律；提出在初步设计阶段加强对运动性能的校核，并给出了相应的简化计算方法，这对现有的工程项目初步设计方法是一个很有意义的延伸；文中采用基于共轭梯度算法的混和遗传优化算法，计算时间较原有的初步设计方法大大缩短，关键指标的计算精度也比较高，能够达到快速寻优的目的。总的来说，论文的研究达到了改进半潜平台初步设计方法的目的，具有工程应用价值。
作者：	丁朝蓬
专业：	船舶与海洋工程
导师：	康庄
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