第三章浮式平台总体性能2

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第三章-浮式平台总体性能(5)

横摇可成为一个问题，它的幅值会达到。大角度横摇使船员难以工作。因而很多船舶上装备了横摇减摇装置以避免强烈的横摇谐摇效应。目前世界上广泛采用的减摇装置包括舭龙骨、减摇水舱和减摇鳍。其中居垄断地位的是减摇鳍，其减摇效果最佳。
舭龙骨对横摇的阻尼作用是众所周知的，舭龙骨阻尼主要是由舭龙骨在水中运动时的阻力和舭龙骨对船体压力分布的影响产生的。Kato(1996)和Ikeda等人(1976， 1977b)给出了舭龙骨阻尼的经验公式。
M M a cost
a sin t
M tan k B Ba cost
图 3.17 浅水舱中流体运动的简化图形。图中表示发生谐摇时，瞬时横摇角度为零，横摇速度达到最大值
如图3.17所示，流体运动谐摇时会形成一个水跃。当横摇速度达到最大值时，水跃的位置靠近减摇水舱的中点。瞬时自由液面下的液体压力是静压力，由此可以计算由舱内液体运动引起的水动力矩。这就产生了一个与横摇速度相反的力矩。当水跃在中点处，即横摇速度最大时，由液体运动产生的力矩也达到最大值。
被动式减摇水舱工作原理
很多船舶安装了被动式减摇水舱。自由液面舱和U形舱的原理如图3. 16所示。改变液面高度可以改变自由液面舱的谐摇频率。因此，这种横摇水舱特别适合稳性高会大幅变化的船只。
图3.16 被动式减摇水舱
为了使减摇水舱取得令人满意的效果，舱内水的运动与横摇必须具有相同的固有周期。一部分人选择两者具有相同的特征频率，另一部分人则倾向于被动水舱的特征频率比横摇特征频率高出6%～10%。增大减摇水舱和船舶稳性高可以改善减摇水舱的阻尼效果。典型的被动水舱其 GM T GM T 为0.15～0.3，其中 GM T 表示减摇水舱引起的船舶稳性高的减小。由减摇水舱固有周期和稳性高度比 GM T GM T 可以确定减摇水舱的尺寸。

第三章浮式平台总体性能3

式中：
L 在图中也已标明。
另外，仅计算作用在圆柱底端的Froude-Kriloff力（因其受到的绕射水动力不能再由切片理论近似得到，目前进行忽略）。作用在单个圆柱体底部的Froude-Kriloff力由入射波压力积分得到（进行长波近似）：
kL2 F3 g a e R sin t cos 2
kzB 2
将作用在浮筒和四个圆柱底部的垂向力求和，可以获得如下的作用于TLP平台上的垂向波激力。
2 D A kL kB k z B zm 33 F3 t g a ekz sin t 4sin 2kB cos 1 A A e P W 2 2
D2 dF CM a1 CD u u 4 2
力的正向为波浪传播的方向。另外，是水的密度， D 是圆柱直径，u和a1 则是切片中点未受扰动流体的水平速度和加速度。
实际上，质量和阻尼系数 CM 和 CD 是由经验得到的并取决于许多参数，如Reynolds数、Keulegan-Carpenter 数、相关流的数值和表面粗糙率。
A
2D ii
a
2
例：用切片理论求圆柱体在无界流体中的纵摇附加质量系数 A55
解：当柱体纵摇时，纵坐标为的切片将有垂向加速度，在切片对应的垂向力是：
z xA33 5 a 2 xdx 5 dF3R A33
此力对y轴的力矩是：
2 2 5 dF xdF a x dx 5R 3R
已经表明势流理论对于圆柱体给出的 CM 是2，其中一半来自Froude-Kriloff力，另一半则来自绕射力。如果计入黏性效应，C 就不等于2了。
M
要记住波长相对于直径假定是大值。对于任意的波长，可以使用McCamy& Fuchs(1954)的线性分析结果。

第四章-浮式平台总体性能(2)

该公式（马鲁-纽曼公式或远场公式）的好处是利用速度势的远场表达式进行计算。通过运算得到：（1）水平分量；（2）首摇力矩；该公式数值精度一般比直接压力积分精度要高。可惜，它只能用于6个自由度分量中的3个分量。另一个局限性是存在水动力相互作用的多个结构的情况下，它不能获得分别作用在每个结构上的漂移力。而且，它不能推广到双色波中差频力的计算。
A 式中：为相对于x轴的波浪传播方向； ( ) / r 1 2 是由物体产生的波浪在远离物体水平径向距离 r ( x 2 y 2 )1 2 处的波幅。这些波浪是辐射波和绕射波的总合，其中辐射波是由物体六自由度振荡产生的，绕射波是由物体受约束限制振荡而受到入射波的作用产生的。
角定义为 x r cos , y r sin
Maruo(1960)还推导出一个与式(4.20)相似的公式，用于计算在无海流情况下入射规则波作用在三维结构物上的漂移力。该式可以写作：
F1
g
4
2

A 2 ( )(cos cos ) d
F2
g
4
0 2
（4.21）
（4.22）

0
A 2 ( )(sin sin ) d
如果粘性力的作用重要时，这些公式是不正确的。式（ 4.21）和（4.22）同样表明，在势流模型中，波浪漂移力是由结构物产生波的能力所引起的。如果我们将式（4.21）和（ 4.22）用于入射波以首对浪作用于船上，则发现波浪漂移力总是沿波浪的传播方向。对于一般的浪向，波浪漂移力并非必然与波浪传播方向一致。如果发生横摇共振现象，则式（4.20）（4.21）（4.22）对于船体不可能给出满意的结果。这是因为在计算横摇共振的幅值时（见第3章），粘性的影响有重要作用，而这些公式的根据是势流理论。

海洋平台设计原理_第三章_海洋平台总体设计

舾装设计
总体设计
轮机设计
电气设计
专业分工与联系
2016/11
第三章海洋平台总体设计
4
上海交通大学本科生课程
3.1 平台设计概述
继承和创新
设计方法与思想
已存在很多案例，可供参考；技术进步，材料、机电设备、信息技术等；新增功能要求，条件变化将会有新的需求； “规范”发生变化，这是社会进步的必然产物； “兼蓄并融”和“集思广益” 。
建立在结构力学、弹性理论、水动力等基础理论和现代计算技术的分析方法上，结合平台结构具体情况，根据给定的环境条件和设计工况进行强度计算。
海洋开发带来新的需求，根据预定的功能需求，可复合多种类型的平台或船舶来进行复合创新设计。
2016/11
第三章海洋平台总体设计
23
上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平台型式的选择；功能规划；总布置设计；主要要素；重量重心；舱容、可变载荷；总体性能；动力配置；协调其它专业，等等。
2016/11
第三章海洋平台总体设计
9
上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
“渤海5号”自升式平台
2016/11
第三章海洋平台总体设计
10
上海交通大学本科生课程
自
上部平台的形状；
升
式
桩腿的数量；
平台
是否设桩靴；
结构
桩腿型式；
型
升降方式；
式
选
等等。
择
2016/11
第三章海洋平台总体设计
28
上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平台结构型式选择

第四章-浮式平台总体性能(5)

Fi 2 S F 8 S S 2 d 0 a
2
（ 4.37 ）
Fi 式中： 2
是i方向上对应频率

2
的平均波浪载
荷。
4.3.2 慢漂运动方程频域分析
4.3.1 Newman近似
Newman(1974)提出二阶差频力传递函数可由平均波浪漂移力近似。这样可大幅度减少计算时间，而且不需要计算二阶速度势。
Newman近似之所以常常能够得到令人满意的结果，是因 is ic 为 T jk 和 Tjk 一般随频率的变化不大，而且人们只对 j 接近 k 于 ic ic 时的 T jk 和 Tjk 的结果感兴趣，因为大的频差所对应的振荡周期 is T ic 较小，从而远离结构物的共振周期。因此， jk 和 Tjk 可用沿连线
ic ic is is Tjk Tkj , Tjk Tkj
（4.32）ห้องสมุดไป่ตู้
2 2 A2 A12 A2 V12 { cos(21t 21 ) cos(22t 2 2 ) 2 2 2 2 2 2 （4.4） A1 A2 cos[(1 2 )t 1 2 ] A1 A2 cos[(1 2 )t 1 2 ]}
慢漂激励载荷的一般公式可以用类似于平均波浪载荷表达式(见式(4.29))的方法部分地导出，即：从式(4.4) 的结果出发，推广到N个波浪单元，并包括所有的二阶成分。对于慢漂激励载荷，需要考虑二阶势的贡献，而这对平均波浪载荷却是不需要的。关于二阶势问题，暂不展开详细讨论。主要集中讨论慢漂激励载荷的一般表达式，以及怎样作进一步简化。
Faltinsen等(1980)导出了船舶在小波长中附加阻力的公式。附加阻力与纵向漂移力的分量是一样的。这公式假定对于低 Froude数（即）且船型较钝是有效的。在迎浪条件下，可以写作：

第三章-浮式平台总体性能(6)

每个单元的未知数 qi 可通过建立下面的线性方程组求解：
q 1 [ n s1
q 1 [ n s1
]ds q 16 [ y1 z1 n s16
]ds cos y z1 1 y1 z1
]ds cos y z16 16 y16 z16
s16
(5) 确定附连质量的压强部分可由下式计算：
p | 3 | 2 sin t t
(6) 最终的垂向力可由下式计算：
16 2 | | sin t F3 pn3ds cos ds 3 sj s j 1
7.2 考虑波浪效应的三维源汇法
本节将展示如何应用源汇法分析大体积结构物上的线性波浪诱导运动和载荷。以一条船作为例子，首先展示如何求得垂荡的附连质量和阻尼。假设船没有前进速度。速度势由下列方程决定： 2 2 2
0 x 2 y 2 z 2
整个流场域内在船体平均位置以外的平均自由面在船体表面平均位置处在有限水深 z h 处：在无限水深
同样地，源强表示了注入流场中的体积流量。如果m<0则为汇。
如果用连续的源系来覆盖一个表面，流体中的速度除了在物体的尖角处以外将会处处为有限。首先以一个简单的问题来解释源的方法。考虑无限流体中的一个圆柱体，希望求出它的垂荡附连质量。
z η3
3 3 sin t
2 2 2 0 2 y z r R
首先引入标准化源密度，使得:
Q(s)eit Q(s) | 3 | eit
由物面边界条件可以导出一个关于 Q( s) 的积分方程。
G ( x y z ( s ) ( s ) ( s )) in3 ( x, y, z ) SB dsQ(s) n

浮式平台总体性能课复习提纲马山老师课堂笔记总结

10、掌握海浪谱矩的概念，了解采用海浪谱矩表示海浪的一些特征周期。 11、了解海风随时间脉动和随空间高度变化的时空特征。风随时间的脉动：根据对风的大量实测资料分析发现，自然界的风速并非恒定不变，而是时大时小，总是围绕某个平均值在上下发生脉动的、不稳定的变化，而风的强度与脉动频率有关。风随空间：海面上风的运动形式与粗糙平板上的湍流非常相近，
R ( ) E (t ) (t )
式中：E 为数学期望。过程ζ(t)是平稳的，自相关函数只取决于τ。它是通过ζ(t)和ζ(t+τ)的时间平均得出的。
1 R ( ) T
变换关系。
0

T
0
(t ) (t )dt
2

平稳过程的谱是其相关函数的傅立叶变换，按此可以得到两者的
x p 1 y b z b
可以知道浮体上任一点的运动位移（在平动坐标系下）可以表示为：
y p 2 xb z b
z p 3 x b y b
7
3、假设海面上波浪为微幅波，浮体在波浪中运动六个自由度位移为小量。浮体运动方程中的水动力载荷可以做何种分解？假设海面上波浪为微幅波，浮体在波浪中运动六个自由度位移为小量。这样可以针对浮体在波浪中受到的水动力进行线性近似。波浪中浮体的运动可以理解为浮体在静水中的运动受力和浮体在波浪中约束不动时力的叠加。
5
2 v*2 CdVm
式中： Cd 为摩擦系数， Vm 为参考平均速度（通常为
硬，其抗压强度比纯水冰低，约为纯水冰的 3／4 大小，而多年冰的盐分经过排析后降低了盐度，使其强度和刚度又比单年冰高。
14、海冰的破坏形式有哪些？
海冰的破坏形式：海冰在与海洋结构物相互作用时总是要设计成海冰先遭到破坏，所以海冰的强度极限是海冰研究的重点，它的大小与海冰的破坏形式相关。据观测，海冰与结构物相互作用中的破坏形式有挤压破坏、剪切破坏、弯曲破坏、压曲破坏、损伤、断裂扩展等不同形式，与海冰自身的物理力学特性有关，同时与海洋工程结构物的结构形式与构件布置也有关。

浮式平台总体性能课件

浮式平台的载荷能力
承载能力
载荷稳定性
浮式平台的载荷能力是指其能够承载的最大重量，包括设备Fra bibliotek人员和货物等。
在承载一定重量的情况下，浮式平台应能保持稳定，避免因过载而导致结构损坏或翻沉等事故。
载荷分布
浮式平台的载荷能力还与其上搭载的设备和载荷分布有关，合理的载荷分布有助于提高平台的承载能力。
与
建造的全过程进行严格的
装
质量控制和管理。
配
制定详细的建造工艺流
无损
程和规范，确保各工序
检
的施工质量。
测
对平台结构进行无损检测，确保平台结构的完
整性和安全性。
质量保证与质量控
制
04 浮式平台的操作与维护
浮式平台的操作规程与注意事项
启动前检查
确保平台各部件正常，无安全隐患。
操作步骤
按照规定的操作流程进行启动、运行和停机。
02 浮式平台的性能指标
浮式平台的稳定性
稳定性
01
浮式平台的稳定性是其重要的性能指标之一，主要指平台在各
种环境条件下的平衡能力和保持稳定姿态的能力。
环境适应性
02
浮式平台应能在不同风、浪、流等环境条件下保持稳定，以保
证其正常工作。
载荷分布
03
浮式平台的稳定性还与其上搭载的设备和载荷分布有关，合理
平台性能分析
对平台的运动性能、稳性、承载能力和作业效率进行分析和评估。
浮式平台的材料选择与结构优化
总结词选择合适的材料和进行结构优化是提高浮式平台性能的关键。
防腐与防海洋生物附着采取有效的防腐和防海洋生物附着措施，以延长平台使用寿命。

浮式平台总体性能2

第6页/共22页
第7页/共22页
张力腿平台垂荡的固有周期可以写为
式中：E、A和l分别是弹性模量、张力腿的横截面面积和长度。水线面的刚性与张力腿的回复效应相比可以忽略不计。
总的来说，TLP的垂荡、纵摇和横摇的固有周期比宽阔海域内大多数的波浪周期要小。不过，它们可能被非线性的二阶效应所激励。
对于纵摇和升沉运动，辐射阻尼是重要的，它所产生的作用与粘性效应带来的阻尼相比占主导作用。
第13页/共22页
对于横摇，粘性阻尼不可忽略，与辐射阻尼相比，一般来说粘性阻尼对运动幅值起主要作用。没有减摇装置的船舶会遭受强烈的横摇谐摇，谐摇的幅值由阻尼等级决定。
在Froude数或前进速度为0时，船舶横摇的阻尼来自兴波、黏性作用和减摇装置。在高Froude数时，船体及舵的升力作用是很重要的。
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吃水为圆柱直径的浮筒在升沉中的响应。（不同波幅中的试验传递函数（尚特雷尔， 1984年））
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双体船当前进速度为0或很小时，由于双体之间的相互作用会产生较小的波浪阻尼，在双体之间的距离是半波长的奇数倍时尤其明显。
2 p 是两个船体中心面之间的距离。cos(kp) 0
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某TLP平台静水中垂荡自由衰减运动（固有周期3.9秒）
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自由漂浮的物体，比如船舶或半潜平台的非耦合纵摇固有周期可以写成：
式中：r55 是绕一通过重心且平行于y轴轴线的纵摇回
转半径； A55 是纵摇附连质量矩；GML 是纵稳性高。船
舶的 r55 可以近似为船长的0.25倍。船舶的 Tn5 与 Tn3 同一
量级。
第10页/共22页
横摇的非耦合固有周期:

第一章-绪论

1.2 总体性能分析涉及到的专业知识
•
• • • • • • • •
刚体运动学机械振动波浪理论势流理论和水动力学概率论和数理统计计算流体力学结构力学数学物理方法数值分析
1.3 浮式结构物的运动可分解为： 1）波频运动 2）高频运动 3）慢漂运动 4）平均漂移。
摇荡刚体的平移运动指纵荡、横荡和垂荡，垂荡即垂向的运动。摇荡的角运动指横摇、纵摇和首摇，其中首摇为绕垂向轴的转动。船的纵荡是纵向的运动，而横摇为绕纵向轴的角运动。
某油船规则波中线性运动RAO（横摇，纵摇和首摇）数值解同模型试验结果验证
2.2 2.0
模型试验数值模拟
3a/a
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
与慢漂运动相对应，张力腿平台垂荡，横摇，纵摇
运动固有周期约为2-4秒，远离波浪周期。在这一量级
的周期内，线性理论不能给出任何激励，但二阶和频效应会产生作用力，使得张力腿平台出现非线性共振(高频运动)。
高频运动对于张力腿平台是重要的,经常被称作“击振”和“弹振”，是基于平台垂荡、纵摇和横摇的谐振（共振运动）。张力腿平台的回复力来自系泊锚链，惯性力来自平台。 “击振”与瞬态效应相联系，“弹振”为定常状态的振荡。
习题讲解和作业辅助教学
课程考核方式
闭卷考试，平时成绩占30%。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
参考教材
《船舶与海洋工程环境载荷》
O.M. Faltinsen 著杨建民肖龙飞葛春花译上海交通大学出版社自编讲义
绪论主要内容
1、浮式平台运动的定义和特征

§2 —3 浮动平台的稳定性和摇摆性

§2 —3 浮动平台的稳定性和摇摆性一. 浮动平台的静水力要素 1. 重量所有部分重量之和为平台的总重量∑==ni iW W 12. 重心WXW X ni GiiG∑==1WWYY ni GiG∑==1WWZZ ni iG G∑==1要支撑一个物体，支撑力的方向必须通过该物体的重心。

否则支撑．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．不住。

．．．3. 重心高度：重心应在Z —X 平面上；重心高度指重心G Z 坐标。

4. 浮体一个物体，一部分在液面以上，一部分在液面以下，完全靠液体支撑，称为浮体潜体：物体在完全液面以下，完全靠液体支撑；或同时受到液体和固体支撑，但与固体支撑物的接触面积可以忽略。

吊浸体：一部分在液面以上，一部分在液面以下，同时受到液体和固体支撑，但与液面以下的固体支撑物的接触面积可以忽略。

（钻柱在井内） 5．浮力浮体在液体中要受到液体的浮力浮力大小：阿基米德原理——浮体受到的浮力等于浮体排开液体的重量排开液体体积海水比重浮力VF ⋅=ρ浮力的作用线必然通过浮体的重心 6．浮心浮力的作用点为浮心，位置在排开液体体积的形心 7.浮轴正浮状态下浮心与重心的连线称为浮轴，浮体的浮心和重心在一条铅垂线上时，称为正浮状态；8.水线，浮面，漂心浮体与水面的交线，称为水线；水线围成的面积，称为浮面；浮面的形心，称为漂心。

如浮面由多个小浮面组成则∑==ni iSS 1漂心坐标：SXS X ni iiS∑==1；SYS Y ni iiS∑==1；计算浮面的用处：吃水深度增加z ∆，吃水量增加wZ S Wγ⋅∆⋅=∆9.排水量排开液体的重量，与浮力相等平台上载重↑→总重量↑→排水量↑→吃水深度↑→浮力↑ 吃水深度不同→浮力不同→浮心位置就会不同 10.储备浮力吃水线至水密甲板的距离，称为干舷高度；干舷高度所处平台体积的排水量，称为储备浮力。

储备浮力起安全系数作用，在实际操作中不能动用二. 钻井平台有关稳定的概念()()⎩⎨⎧否则无法活不能翻船否则无法干不能倾侧过大稳定 1.两种倾侧：浮轴绕X 轴倾侧，称为横倾；浮轴绕Y 轴倾侧，称为纵倾；2.六种运动：三种直线运动：进退，横漂，升沉；三种绕轴运动：横摇，纵摇，平摇；3.三种稳性：(1)静稳性在静力作用下平台的稳性称为静稳性静力：作用力是从零逐渐增大到某个值，或从某个值逐渐减小到零。

第二章-海洋环境(1)

海冰的破坏形式
海冰在与海洋结构物相互作用时总是要设计成海冰先遭到破坏，所以海冰的强度极限是海冰研究的重点，它的大小与海冰的破坏形式相关。据观测，海冰与结构物相互作用中的破坏形式有挤压破坏、剪切破坏、弯曲破坏、压曲破坏、损伤、断裂扩展等不同形式，与海冰自身的物理力学特性有关，同时与海洋工程结构物的结构形式与构件布置也有关。
3.3 速度频率谱
考虑在T时间段内点x,y,z上的风速记录。可以将速度纵向分量分解为一个平均值和一个脉动量。由此可以得出纵向速度脉动分量的自相关函数：通过自相关函数的傅立叶变换式，得到速度脉动量的谱密度，通常将它用频率表示并取无因次形式：
s ( ) 2

0
R ( ) cos d
定义几个平均速度是合乎逻辑的。这些平均速度记为 Vm(z,t)，其中z为高度，t为确定平均值的时间间隔。例如，Vm（z,600）表示10min内达到的平均速度，Vm(z,60) 为1min内达到的平均速度等。
3.2 风速随高度的变化
海面上风的运动形式与粗糙平板上的湍流非常相近，边界层厚度为几十米（或百米）。在热稳定大气下，认为平均速度遵循湍流边界层的对数律。式中:v*为摩擦速度，K为冯．卡门常数（约为0.4） ;z0为一个随海况（因而随风速）变化的粗糙度高度，文献中给出z0的值在几十毫米到几厘米之间变化。
（1）海冰既阻碍着潮汐、海流、海浪的运动，又阻碍着海洋与大气的热交换，减少了海洋对太阳辐射的热量吸收，影响着海水温度的变化，并影响到大气温度、环流以及气候的变化。
（2）海冰对海上运输、港口与桥梁建设、海上油气资源的勘探开发活动等都构成影响；对航行在冰区的船舶与冰区中的作业平台等海洋工程结构物造成破坏。

浮式平台性能

浮式平台性能第⼀章概论1、浮式结构物的运动可分解为哪些类别？1）波频运动2）⾼频运动3）慢漂运动4）平均漂移。

2、摇荡刚体的六个⾃由度运动指哪些？摇荡刚体的平移运动指纵荡、横荡和垂荡，垂荡即垂向的运动。

摇荡的⾓运动指横摇、纵摇和⾸摇，其中⾸摇为绕垂向轴的转动。

船的纵荡是纵向的运动，⽽横摇为绕纵向轴的⾓运动。

3、波频运动的定义？波频运动主要是在有义波能范围内的线性激励运动。

波浪主要能量⼤致集中在3s-20s的范围内。

在这个范围内（特别是8s-16s 内），波浪对浮式结构施加很⼤的载荷，浮式结构通过⼀个相同周期的运动作出响应，其幅值以⼏乎线性的⽅式与波幅相联系。

4、波频运动分析的线性⽔动⼒包括哪些？波激⼒、附连质量⼒、阻尼⼒、回复⼒和⼒矩5、船舶常见的总体运动问题有哪些？（1）垂向加速度和相对垂向运动。

加速度决定货物和设备上的载荷，对晕船也是⼀个很重要的原因。

相对垂同运动可以⽤来评估砰击和甲板上浪的可能性和引起的破坏（砰击为船体和⽔之间的碰撞）。

（2）横摇。

⼤幅横摇引起船舶进⽔，倾覆，对船舶安全⾄关重要。

（3）液舱晃荡。

液舱晃荡对于散货船、油矿组合船(OBO)、液化天然⽓(LNG)船以及在海上系船站装油的油轮都是⼀个问题。

砰击载荷影响局部构件强度；影响总体运动；影响总体结构载荷；（4）弯矩，剪⼒和扭矩（5）鞭振和弹振。

鞭振是由例如砰击等引起的船体梁的瞬态弹性振动。

弹振是由波浪引起的定常弹性振动，对⼤型海轮和⼤湖型船只特别重要。

（6）主动减速。

主动减速表明船长因严重砰击、甲板上浪或者⼤的加速度⽽降低速度。

（7）⾮主动减速。

是因波浪和风增加了船的阻⼒以及波浪引起推进器效率改变所造成的结果。

6、海洋结构物总体运动常见问题有哪些？（1）垂荡运动：对于平台钻井作业很重要，因为钻井⽴管的垂向运动需要被补偿，⽽运动补偿系统能够补偿多少是有限度的。

作为垂向运动标准的例⼦是垂向运动幅度须⼩于4⽶。

因此设计出低垂荡运动的结构物是很重要的。

浮式平台总体性能课复习提纲

第一章绪论1、系泊浮式结构物在随机海浪中的运动按频率响应范围可分为哪几类？2、解释一下波频运动的含义。

3、作用在海洋结构物上的水动力载荷可分为哪两类？4、进行浮式结构物总体性能分析的工程手段包括哪些？第二章海洋环境1、采用势流理论模拟波浪运动的基本假设是什么？2、采用势流理论求解波浪运动需要考虑的定解条件有哪些？水波满足的自由面边界条件包括哪两类？3、采用线性势流求解微幅平面行进波满足的自由面边界条件的运动学和动力学边界条件是如何表达的。

4、按照线性微幅平面行进波理论获得流场速度势表达后，根据自由面条件如何获得自由面波高？如何获得流场速度？如何获得流场线性加速度？如何获得流场水动压力？5、无限深水平面行进波满足的色散关系是如何表达的？根据色散关系掌握波长、波浪周期（波浪振荡圆频率之间的关系）。

6、无限深水平面行进波传播的波速是如何定义的？7、掌握无限水深平面行进波波浪质点运动轨迹方程、波浪速度随深度变化特征。

8、理解随机海浪谱和随机海浪相关函数间的傅里叶变换关系。

9、掌握应用线性理论模拟不规则波海浪的数值模型，理解规则波分量波幅与海浪谱间的转换关系。

10、掌握海浪谱矩的概念，了解采用海浪谱矩表示海浪的一些特征周期。

11、了解海风随时间脉动和随空间高度变化的时空特征。

12、海流包括哪些类型？13、海冰的物理学特征有哪些？14、海冰的破坏形式有哪些？15、海洋内波的基本概念，海洋内波的成因简述，海洋内波与表面重力波相比的显著特征是什么？第三章线性波浪对浮式结构物的诱导运动1、浮体在波浪中摇荡运动的六个自由度位移名称2、在线性摇荡运动前提下，设定浮体重心处的运动位移，浮体上任一点的运动位移（在平动坐标系下）可以表示为何种形式？3、假设海面上波浪为微幅波，浮体在波浪中运动六个自由度位移为小量。

浮体运动方程中的水动力载荷可以做何种分解？4、考虑浮筒在静水中做稳态简谐摇荡运动，浮体受到的流体载荷包括哪两类？5、浮体在静水中做稳态简谐摇荡运动受到的垂向辐射水动力附加质量力和兴波阻尼力，试写出其表达式？说明两类水动力的物理含义。

浮式平台总体性能6课件

浮式平台总体性能6课件
目录
• 浮式平台概述 • 浮式平台的性能指标 • 浮式平台的设计与建造 • 浮式平台的操作与维护 • 浮式平台的发展趋势与挑战 • 浮式平台的案例分析
01
浮式平台概述
定义与特点

定义
浮式平台是一种可移动的、能够提供生产和作业空间的设施，通常用于海洋能源开发、海洋资源调查、海洋科学研究等领域。
在操作浮式平台时，应遵循规定的操作步骤，确保平台稳定运行。
注意事项
操作过程中需注意安全，避免发生意外事故，同时要关注平台的状态和反应。
维护保养计划
定期检查
对浮式平台的各个部件进行定期检查，确保其正常运转。
保养项目
根据平台的使用情况和部件磨损情况，制定相应的保养项目和周期。
常见故障与排除方法
平台的设计、制造、运营等方面提出了更高的要求。
02
环保要求
随着环保意识的提高，浮式平台的设计和制造需要更加注重环保要求，
如减少碳排放、降低噪音等，以满足日益严格的环保标准。
03
可持续发展要求
可持续发展要求浮式平台在实现经济效益的同时，也要注重生态环境的
保护和社会责任的履行，实现经济、社会和环境的协调发展。
06
浮式平台的案例分析
案例一：某石油平台的性能评估
评估指标
01
评估石油平台的性能时，主要考虑稳定性、结构强度、设备可
靠性、生产能力等指标。
评估方法
02
采用数值模拟和实验测试相结合的方法，对石油平台的性能进
行评估。
评估结果
03
评估结果显示，该石油平台的稳定性较好，结构强度满足要求
，设备可靠性较高，生产能力较强。

第三章-浮式平台总体性能(1)

2、规则波中的响应 2.1浮体运动坐标系和刚体运动模态
（1）固定坐标系：固定在物体平均位置上的右手坐标系 o xyz 。 z 轴的正向垂直向上穿过物体的重心，原点o 在未受扰动的自由液面上（或重心等位置），作为运动或水动力分析的基点。若物体以某一个平均速度前进，坐标系按同样的速度移动。流场速度势，入射波速度势也是在这个坐标系下定义的。
辐射力
F i n ds e Rj R 0j
S C 0
6
i t
i i n ds e ka Rk 0j
k 1 S C 0
6 6
i t
Re n d s Im( ) n d s Rk 0 j k Rk 0 j k

j 1 , 2 6
C 0
将其分解为两部分水动力载荷，其中一部分来自于入射波浪和绕射波浪力，合称为波浪力。另一部分来自于船体在静水中摇荡运动引起的流体反作用力载荷称之为辐射力。
波浪力
F i Dj
n d e s f e
it it 0 D0 j dj S C 0
n0 f j
f
j
Z=0自由面上
j 1 , 2 , 3 7
nj
j 1 , 2 6
f7 n I 0
在平均船体湿表面上。
lim R ( ik ) 0 R R
萨默费尔德(Sommerfeld)形式写出辐射条件。
2.4 规则波中浮体受到的线性水动力
(
j
)
取极限 N 和 0 ，响应的方差可以用与波浪同样的方法求取。