深水半潜平台的环境载荷分析
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压计 算 。 稳 定 风 速 一 般 取 时 距 １ ｈ的 平 均 风
速 。
注 ： ／为 有 效 波 高 ； ｐ为谱 峰周 期 ；Ｔ ３ Ｔ ｚ为 过 零 周 期
２ 目标平 台的风载荷计算
风 载荷对 活动 式 平 台 的结 构 强 度 、 浮稳 性 漂
和着 底稳 性影 响 较 大 ， 而且 由于 活 动式 平 台的定 位方 向 是 可 变 的 ， 因此 ， 台定 位 时 也 应考 虑 风 平
Ｓ ｈ ＣＣ
（） １
式 中 ：— —风 压力 ，Ｎ； ｐ ｋ
— —
设 计风 速 ， ／ ； ｍｓ
的正 投影 面积 ， ｍ
ｓ —— 平 台在正 浮 或倾 斜 状 态 时 ， 风 构 件 受 ｃ 、 —受 风构 件 的高度及 形状 系数 ； ｃ—
有关 。所 以 ， 虑 通 过平 均 风 速 与 阵风 谱 来 描述 考 其对 平 台系泊状 态 下 的平 均位 移及 最大位 移 的影
响。
８ ５
第一作者简介 ： 肖丽娜 （９ ０一） 女 ， １８ ， 硕士 ， 工程 师。 研究方 向： 船舶与海洋工程结构物设计制造
Ｅ－ ａ ｌ Ｘｉｏｉ ａ ｃ ｉ ． ｏ ｍ ｉ ： ａ ｌｎ ＠ ｓｃ ｃ ｍ
深水 半 潜 平 台 的环境 载荷 分 析
肖丽 娜 。 索双武
（ 中船重工船舶设计研究 中心有限公 司， 北京 １０ ８ ） ０ ０ １ 摘 要： 通过对南海水域环境下 的深水式半潜生产平 台的 自存和作业 两种工况 的风载荷 、 波浪 载荷和海
流载荷 计算 ， 得到该平 台的环境载荷特 点 ， 从计 算结果 看 ， 载荷 、 风 流载荷 和波浪 载荷对平 台 的影 响相 近， 因
收 稿 日期 ：０ １ ０ ２ ２ １ — ３— １
修 回 日期 ：０ １ ０ ２ ２ １ — ４— ２
平台入级 与建造规范》 规定 ， 风载荷 主要作用 于 平 台 的上 层建 筑 及水 面 以上 的 主体 部 分 ， 受 风 与 面积 、 风 构 件形 状 、 风 构件 高 度 、 受 受 风速 等 因素
第４ １卷 第 １ 期 ２１ ０ ２年 ０ ２月
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＆ ＯＣ ＡＮ ＨＩ Ｅ ＥＮＧ ＮＥ Ｉ ＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ． Ｎｏ １ ４１ ．１
Ｆｂ ２ １ ｅ ．０ ２
Ｄ Ｉ１．９ ３ ｊｉ ｎ １７ － ９３ ２ １． １０ ４ Ｏ ：０ ３６ ／．ｓ ．６ １ ５ ．０ ２ ０ ． ２ ｓ ７
作用 在移 动式平 台和 系泊 的海 流作用 的输 入 条件 通 常用流速 和 流剖面 表示 。 波浪 载荷 的计 算 常 采用 设 计 波 法 和 波谱 法 。 活动式 平 台是海 上 的孤 立式 结构 物 ， 的支 撑 结 它 构（ 柱 、 腿、 杆等 ） 支 桩 撑 和基 础 结 构 均 受 到 波 浪 力 的作用 。同时波 浪载荷 对平 台结 构和整 体稳 性 影 响很 大 ， 在计 算 时应考 虑波高 、 周期 、 入射 方 向 、
此， 在确定 系泊系统 的设计时 ， 这三个 因素的影 响都不 可忽视 。
关键词 ： 半潜平 台； 环境 ； 载荷 ； 分析
中 图 分 类 号 ：６ ４ ３ ；７ １ Ｕ ７ ． ８ Ｐ ５ 文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ９ ３ ２ １ ） １ ０５０ １７ － ５ （０ ２ ０ － ８ －３ ７ ０
深 水半 潜式 钻井平 台在作业 海 域 中时刻受 到
波 峰与平 台 的相对位 置等 因素 。
风 、 流等环境载荷 的作用 ， 浪、 尤其在恶劣海况条 件下 ， 可能造 成 系泊 系 统 的破 坏 。 因此 应 根 据 有
目标 海域 环境条 件 ， 析平 台环境 载 荷 的作 用 ， 分 并
不同， 风速 的名 称也不 同。常用 的有 阵风风 速 、 持
续风 速 、 定风 速等 ， 国船 级社 的平 台规 范 中也 稳 各 都有各 自的规 定 。 中 国船 级 社 （ Ｃ ） 定 ， Ｃ Ｓ规 时距 １ｍｉ 设 计 风 速 用 于 局 部 构 件 的 基 本 风 压 计 ｎ的 算； 时距 １ ｉ ０ｍｎ的设 计风 速用 于 总体 结构 基 本 风
第１ 期
船
海
工
程
Байду номын сангаас
第 ４ 卷 １
风 载荷 主要作 用 于上部模 块及 平 台位 于水 线 面 以上 的部 分 。水 平风 载荷 的计算 方法 如下 。
Ｐ＝ ２
＾
海 流载荷 将 由式 （ ） 行计算 ， 据式 （ ） 流速 ２进 根 ２及
可 以得到 目标平 台流 力 系数 。 根据 式 （ ） 算 ０ 一３ ０ （ 隔 为 ４ 。 海 流 ２计 。 ６。间 ５） 方 向的 流载荷 ， 结果见 图 ３ 。
评估平 台的运动响应 。本文所讨论的平台为工作 在我国南海水域 的半潜平 台， 工作水深 １ ０ ０ｍ， ５
最大钻 井 深度为 １ ０ ００ ０ｍ。
ｌ 目标 平 台的环 境 载 荷 计 算
风速是 脉动 的 ， 天之 中风 速变化 很大 ， 一 需取 某一 时距 的 平 均 风 速 ＿ 。 由于 所 取 的 时 距 长 短 １ Ｊ
综 合 对南海 环 境 资料 的统 计 和 分析 ， 最终 确 定 目标 半 潜平 台的 风 、 、 浪 流环 境 输入 条 件 ， 采用 １０年一 遇南 海有 台风 条件作 为生存 工况 ， ０ １年一 遇南 海 风暴条件 为作 业工 况 ， 表 １ 见 。
表 １ 确 定 的环 境 输 入 条 件
向。活动式平 台在设计 和使用 中不仅要考 虑风
速， 还要考 虑 强 风 向 和常 风 向 。移 动式 平 台的海 上定 位方 向是 可 变 的 ， 因此 根 据 不 同季 节 的工作 海 区强 风 向和 常风 向 的变 化合 理地 确定平 台 的定 位方 向 ， 以减少 平 台所受 的风力 。ｃ ｓ 海 上 移 动 ｃ（
速 。
注 ： ／为 有 效 波 高 ； ｐ为谱 峰周 期 ；Ｔ ３ Ｔ ｚ为 过 零 周 期
２ 目标平 台的风载荷计算
风 载荷对 活动 式 平 台 的结 构 强 度 、 浮稳 性 漂
和着 底稳 性影 响 较 大 ， 而且 由于 活 动式 平 台的定 位方 向 是 可 变 的 ， 因此 ， 台定 位 时 也 应考 虑 风 平
Ｓ ｈ ＣＣ
（） １
式 中 ：— —风 压力 ，Ｎ； ｐ ｋ
— —
设 计风 速 ， ／ ； ｍｓ
的正 投影 面积 ， ｍ
ｓ —— 平 台在正 浮 或倾 斜 状 态 时 ， 风 构 件 受 ｃ 、 —受 风构 件 的高度及 形状 系数 ； ｃ—
有关 。所 以 ， 虑 通 过平 均 风 速 与 阵风 谱 来 描述 考 其对 平 台系泊状 态 下 的平 均位 移及 最大位 移 的影
响。
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第一作者简介 ： 肖丽娜 （９ ０一） 女 ， １８ ， 硕士 ， 工程 师。 研究方 向： 船舶与海洋工程结构物设计制造
Ｅ－ ａ ｌ Ｘｉｏｉ ａ ｃ ｉ ． ｏ ｍ ｉ ： ａ ｌｎ ＠ ｓｃ ｃ ｍ
深水 半 潜 平 台 的环境 载荷 分 析
肖丽 娜 。 索双武
（ 中船重工船舶设计研究 中心有限公 司， 北京 １０ ８ ） ０ ０ １ 摘 要： 通过对南海水域环境下 的深水式半潜生产平 台的 自存和作业 两种工况 的风载荷 、 波浪 载荷和海
流载荷 计算 ， 得到该平 台的环境载荷特 点 ， 从计 算结果 看 ， 载荷 、 风 流载荷 和波浪 载荷对平 台 的影 响相 近， 因
收 稿 日期 ：０ １ ０ ２ ２ １ — ３— １
修 回 日期 ：０ １ ０ ２ ２ １ — ４— ２
平台入级 与建造规范》 规定 ， 风载荷 主要作用 于 平 台 的上 层建 筑 及水 面 以上 的 主体 部 分 ， 受 风 与 面积 、 风 构 件形 状 、 风 构件 高 度 、 受 受 风速 等 因素
第４ １卷 第 １ 期 ２１ ０ ２年 ０ ２月
船 海 工 程
Ｓ Ｐ ＆ ＯＣ ＡＮ ＨＩ Ｅ ＥＮＧ ＮＥ Ｉ ＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ． Ｎｏ １ ４１ ．１
Ｆｂ ２ １ ｅ ．０ ２
Ｄ Ｉ１．９ ３ ｊｉ ｎ １７ － ９３ ２ １． １０ ４ Ｏ ：０ ３６ ／．ｓ ．６ １ ５ ．０ ２ ０ ． ２ ｓ ７
作用 在移 动式平 台和 系泊 的海 流作用 的输 入 条件 通 常用流速 和 流剖面 表示 。 波浪 载荷 的计 算 常 采用 设 计 波 法 和 波谱 法 。 活动式 平 台是海 上 的孤 立式 结构 物 ， 的支 撑 结 它 构（ 柱 、 腿、 杆等 ） 支 桩 撑 和基 础 结 构 均 受 到 波 浪 力 的作用 。同时波 浪载荷 对平 台结 构和整 体稳 性 影 响很 大 ， 在计 算 时应考 虑波高 、 周期 、 入射 方 向 、
此， 在确定 系泊系统 的设计时 ， 这三个 因素的影 响都不 可忽视 。
关键词 ： 半潜平 台； 环境 ； 载荷 ； 分析
中 图 分 类 号 ：６ ４ ３ ；７ １ Ｕ ７ ． ８ Ｐ ５ 文 献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ９ ３ ２ １ ） １ ０５０ １７ － ５ （０ ２ ０ － ８ －３ ７ ０
深 水半 潜式 钻井平 台在作业 海 域 中时刻受 到
波 峰与平 台 的相对位 置等 因素 。
风 、 流等环境载荷 的作用 ， 浪、 尤其在恶劣海况条 件下 ， 可能造 成 系泊 系 统 的破 坏 。 因此 应 根 据 有
目标 海域 环境条 件 ， 析平 台环境 载 荷 的作 用 ， 分 并
不同， 风速 的名 称也不 同。常用 的有 阵风风 速 、 持
续风 速 、 定风 速等 ， 国船 级社 的平 台规 范 中也 稳 各 都有各 自的规 定 。 中 国船 级 社 （ Ｃ ） 定 ， Ｃ Ｓ规 时距 １ｍｉ 设 计 风 速 用 于 局 部 构 件 的 基 本 风 压 计 ｎ的 算； 时距 １ ｉ ０ｍｎ的设 计风 速用 于 总体 结构 基 本 风
第１ 期
船
海
工
程
Байду номын сангаас
第 ４ 卷 １
风 载荷 主要作 用 于上部模 块及 平 台位 于水 线 面 以上 的部 分 。水 平风 载荷 的计算 方法 如下 。
Ｐ＝ ２
＾
海 流载荷 将 由式 （ ） 行计算 ， 据式 （ ） 流速 ２进 根 ２及
可 以得到 目标平 台流 力 系数 。 根据 式 （ ） 算 ０ 一３ ０ （ 隔 为 ４ 。 海 流 ２计 。 ６。间 ５） 方 向的 流载荷 ， 结果见 图 ３ 。
评估平 台的运动响应 。本文所讨论的平台为工作 在我国南海水域 的半潜平 台， 工作水深 １ ０ ０ｍ， ５
最大钻 井 深度为 １ ０ ００ ０ｍ。
ｌ 目标 平 台的环 境 载 荷 计 算
风速是 脉动 的 ， 天之 中风 速变化 很大 ， 一 需取 某一 时距 的 平 均 风 速 ＿ 。 由于 所 取 的 时 距 长 短 １ Ｊ
综 合 对南海 环 境 资料 的统 计 和 分析 ， 最终 确 定 目标 半 潜平 台的 风 、 、 浪 流环 境 输入 条 件 ， 采用 １０年一 遇南 海有 台风 条件作 为生存 工况 ， ０ １年一 遇南 海 风暴条件 为作 业工 况 ， 表 １ 见 。
表 １ 确 定 的环 境 输 入 条 件
向。活动式平 台在设计 和使用 中不仅要考 虑风
速， 还要考 虑 强 风 向 和常 风 向 。移 动式 平 台的海 上定 位方 向是 可 变 的 ， 因此 根 据 不 同季 节 的工作 海 区强 风 向和 常风 向 的变 化合 理地 确定平 台 的定 位方 向 ， 以减少 平 台所受 的风力 。ｃ ｓ 海 上 移 动 ｃ（