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原文传递波流作用下经典Spar平台非线性运动稳定性研究及系缆张力计算

论文题名：	波流作用下经典Spar平台非线性运动稳定性研究及系缆张力计算
关键词：	Spar平台;波流作用;系缆张力;采油平台;非线性运动;稳定性;计算方法
摘要：	Spar平台作为深海采油平台，其适应的水深范围为500m-3000m。在海洋中，Spar平台承受着风、浪、流等多种环境载荷的作用，其中，海流和波浪所产生的载荷对海洋结构的影响最大。为此，本文运用AQWA软件研究了Spar平台在波流组合作用下的运动稳定性问题，同时，还研究了系泊系统中系泊缆的张力问题。本文的具体工作及研究结论如下：　　从Spar平台的发展历程、总体性能及结构特点等方面简单介绍了Spar平台的一些特性和研究现状，对国内外在波流组合作用下Spar平台的非线性运动响应及系泊系统方面的研究进行了综述，明确了本文研究的方向。　　运用刚体动力学理论建立了Spar平台垂荡-纵摇耦合运动方程，并进行了一定的简化，给出了系泊力、流力及波浪力的计算方法。　　用多尺度法求解了包含流力在内的垂荡-纵摇耦合运动方程，得出了一阶近似解，并用AQWA软件进行模拟，得出如下结论：发生内共振后，当波高达到一定高度时，垂荡能量将会饱和并向纵摇传递，使纵摇运动加大。还研究了流的存在对内共振的影响，得出如下结论：当加入流后，内共振现象并没有发生改变，内共振频率也没有发生变化。　　研究了流的加入对平台纵荡二阶慢漂力的影响，得出结论如下：当波流同向入射(180°)时，流的加入会大大增加平台在迎浪侧所受到的纵荡二阶慢漂力；当波流夹角为90°时，流的加入不会对平台在迎浪侧所受到的纵荡二阶慢漂力产生影响；当波流反向时，流的存在会减小平台在迎浪侧所受到的纵荡二阶慢漂力。　　本文还通过改变波流夹角、系泊方式及初始预张力角对系泊系统中系泊缆的张力进行了研究，分析计算了四组系泊缆的系泊方式下其中一根缆断裂对其它系缆张力及纵荡、垂荡和纵摇的影响，得出结论如下：在系泊系统中，系缆在导缆器处所受到的张力是整根系泊缆在各点处所受到的张力中最大的；在不同波流组合作用下，当波流同向(180°)时，迎浪侧系缆在导缆器处所受到的张力是最大的，但在该处的安全系数在规范规定的范围内，不会产生危险；而在钢丝绳和锚链的连接处，由于钢丝绳的破断张力比较小，而其所受到的张力比较大，因而该点处需要进行校核；随着波流夹角的增大，迎浪侧系缆的张力逐渐减小，而其对侧的系缆张力逐渐增大，流的角度变化在一定程度上影响了系缆的张力分布；在环境条件、系泊缆参数均相同的条件下，在波流同向(180°)时，四组系泊方式下系缆在迎浪侧导缆器处的最大张力值要大于三组系泊方式下的；当初始预张力角度变大后，会使系泊缆的张力大大增加，从而会对系缆的安全性产生影响；当波流同向入射(180°)时，在迎浪侧，一根系缆断裂后，会使与它相邻两侧的系缆张力大大增加，有可能使周围的系缆断裂；此外，与断裂前的系泊系统相比，一根系缆的断裂会加剧纵荡运动，但对垂荡运动和纵摇运动影响比较小，只要其它系缆完整，在一定环境下，平台仍能正常工作。
作者：	姜雪亮
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	桑松
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国海洋大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文