张力腿平台的环境荷载及响应-2007

。
357 这 些 响 应 涉及 + 4 6
,
吨
∋高频 振
57 动( 和 4 6
7 6 5
∋超 高频振动 (
。
两 者 都 会 引起 张力 腿升 沉
。
、
横摇
、
纵 摇运 动
,
这 些 运 动 反 过 来又 会 在
, ,
张 力 腿系 统 中产 生轴 向的 振 荡
这 两 种 共振 响应 形 式 的 区 别 在 于
, 。
3 6 6 + 4 5 7 5 7 具 有 相 对 稳 定 的特 征
6 5 57 4 7 6 具 有 相对 瞬时 的特 征
综上 所 述
,
。
一般 而 言
3 6 6 + 4 5 7 5 7 在 张 力 腿 疲 劳设计 中十分 重 要
57 6 而 4 6 5 主 要控 7
。
制着 张 力腿 和 浮 体0 甲板 结 构 的最 终设计 率 带分 别 是
,
,
为使 复杂 的 环境 荷载 的评 估进 行合理 的简 化 并方 便
。
通 常将环 境荷载 分 为下 述 四 个部 分来 评 估
平 均 环 境荷载
平 均环 境 荷载是 来 自 流 生 作用 在 浮 体上 的 倾覆 力矩
,
、
平 均风和 平均 波浪漂 移 力 的 荷 载
。
。
这些 力会 引起 平 台的 水平偏 移
7 6 5 4 3 +
应 响 力 动
制 控 来
端 极 在 而
条 浪 波
对 下 件
次 二 以 于
、
,
的 力 励 激
、
基 为 征 特
。
,
,
,
和 风 期 中 波 则
7 6 5 4 3 + 定
具 由 上 腿 力 张 频 和 及
最 的 础
。
。
。
,
腿 力 张 的 析 分 属 同 载
漂 初 于
般 一 上 引 力 张
受 接 可 量 重 效 有
范 定 限 的 操 些 这
即 内 围 致 导 会 作
似 近 以 可 腿 力 张
为 认 地 预 体 整 间
身 自 台 平 一 的 力 张
是 载 荷 的 新 重 些
。
,
,
,
∀ : 9
在 用 作 载 荷 频 波
浮 腿 力 张
一 的 上 体
荷 浪 波 阶
用 采 可 载
辐 射 绕
论 理 射
中 载 荷 浪 带 率 频
于 立 独 应 相 其
部 间 时 计 载 荷 的
、
、
成 组 分 为 法 方 算
载 荷 浪 波
于 立 独 中
的 间 时
部
、
,
模 用 可 分
验 试 型 势 过 通
得 获 来 计 论 理 流
荷 风 于 由 出 得 算
括 包 ∋ 与 载 荷 流
均 平 可 载 荷 风
动 和 载 用 选 以
,
键
。
从 概念 设计 到详 细 设计 阶段 采用 有 效 的祸 合 分 析
,
可 以对 平 台所遭 受 的环 境荷载 和 平 台 的运 动 响
。
应 进行 较 为准 确 的评 估
帮助 设计 者在 早 期 设 计阶 段避 免出 现 过分保 守 的余 量
图
海 之星 张力 腿平 台
图%
扩展 式 张 力腿 平 台
。
,
并产
( 作
,
,
两 者 会引 起张 力腿 上 的轴 向荷载
。
平 台偏 移伴 随有下 沉 ∋+ , . −
,
/ 认叽
用 下 沉 也 会引 起 张 力腿 上 的荷载 张力腿 的水平 回复特 征是 非 线性 的 主 要 由张 力腿 和立 管 预张 力 水 线面 刚 度和 张力腿 0 立 管系 统 的 重量控 制
6 + 5 4 / ;
或 式 公
法 方 验 试
、
、
个 两 析 分 频 波
面 截 横 要 也 时 随 载 荷
曲 弯 的 轴 性 线 用 采 浪 波 期 短
示 表 矩 力 析 分 化 变 的 况 工
腿 力 张 式 形 的 变 而 化
张 由 应 响 得 获 以 可 也 时 同
端 上 局 腿 力 张 间 时 随
。
浪 波
范 期 周 则 规 不
势 内 围 频 低 中 波
尼 阻 流 通 可 载 荷
略 忽 以 势 阶 二 过
尼 阻 性 粘 来 论 理 流
忽 可 也 低 算 估
其 尤 ∋ 略 载 荷 频
。
在 存 不 是 响 的 生 产
,
。
的 流 海 阻 到 受 应
( 下 况 情 平 水 尼
此 因 制 控 的
,
,
。
条 的 均 平 漂 浪
同 相 于 响 5 7 6
高 更 至 甚 发 少 极 应
平 水 的 由 但 生
以 所 6 5 7 血
对 应 响 7 6 5 力 张 的 起 引
于 力 张 腿
计 设 的 升 台 平 与
不 是 言 而 摇 纵 沉
的 视 忽 容 产 摇 横 和
,
,
、
# )
的 台 平
应 响
在 起 引 流 张
态 静 境 环 的 平 腿 力
平 励 激 够
固 其 在 台
。
下 期 周 有
纵 摇 横
垂 摇
的 动 运 荡
环 循 频 高
典 载 荷
固 的 型
是 期 周 有
在
。
、
、
荷 境 环
应 响 载
计 与
析 分 算
腿 力 张
风 在 台 平
流 波
载 荷 境 环
的 下 用 作
主 点 特
现 表 要
和 载 荷 为
,
响 的 台 平
是 都 应
变 间 时 随
化
轮 的 波 陡 靠 依 须
质 水 和 廓 进 验 试 型 模
动 运 点 获 来 行
波 与 台 平 制 控 得
相 的 间 浪 响 6 5 7 血
用 作 互 重 的 应
力 6 5 7 ∃ 有 素 因 要
张 于 对 相 特 的 统 系
动 转 腿 力 ∋ 期 周 征
的 心 中 横 沉 升
、
、
源自文库
。
、
处 力 张 6 管 尽
特 用 作 应 6 5 7 响 的 力 浪
不 尼 阻 征 决 取 要 主 二 的 应
界 临 到 尼 阻 于 函 递 传 次
∗ 8 的 尼 即 平 水 > = < ∋ 数
。
此 因 粘 流 势 行 进 (
的 腿 力 张 壤 土 性 算 计
本 基 劳 疲 和 构 结 涉 会 常 通
。
一
,
。
,
,
。
、
低 较
的 尼 阻
刚 台 平 应 响 部 化 变 而
动 运 体 函 递 传 的 过 机 随 为
函 递 传 数 需 当 程
在 用 作 和 轴 由 数 函 张 行 进 要
张 向 动 腿 力
,
。
。
,
,
& : 9 局 的
载 荷 频 低 动 水 部
制 控 力
的 化 性 线
响 腿 力 张
作 可 也 应
台 平 为
移 位 平 水
数 函 的
。 ,
接近 与张力 腿平 台平 台偏 移 ∋纵 荡
生 的响 应 是 十分 严重 的
)
,
、
横荡和 舷摇 运 动 ( 的 固有 周 期
,
并且 由于 阻尼 相 对 较低
。
,
所 以产 至
若 不 加 以控 制 将会 使平 台的偏 移超 过 允许 值
其特 征周 期 的范 围为 1 #
#%
。
2
高频 荷载
高频荷 载是 由二 阶 或更 高阶波 浪 力 使 平 台产生 高频 共 振 的 荷载
、
、
力 的
应 响 学 腿 力 张
析 分 的 境 环 台 平
应 响 载 荷
主 析 分
虑 考 是 要
,
自 台 平
度 刚 的 身
量 质
特 等 尼 阻
对 其 及 性
荷 境 环
载
。
。
,
9
荷 境 环
计 的 载
算
) : 9
’
境 环 均 平 节 一 上
由 境 载 荷 环 明 说 已
流 风 可 载 荷 境
波 及 以 载 类 四 为 分
载 荷 风 力 拖 的 适 合
。
要 重 的 ( 计 数 系 曳
基 在 性 力 曳 拖 算
和 计 设 本 定 确 来
设 细 详 以 可 也
计 采
。
。
,
条 始 荷 静 段 阶
静 件 所 载 需 般 一
载 荷 力 水 析 分 在 以 风 行 进 要
水 静 在 是 将 往 中 试 型 模 的
下 件 条 境 环 均 平 这 在 验
%
波 频荷 载
直 接作 用在平 台浮箱
、
张力 腿和立 管上 并引起 平 台一 阶波 浪 运 动 的波 浪 荷 载被称 为波频荷 载
。
。
与
+ % 这 些 荷 载相 关 的波 浪 周 期一 般 介于 % 到 ∀ # 之 间
1
低频荷载
低 频荷 载是 由 波浪 漂移 力和 阵风 荷载所 引起 的 尽 管这 两 种 荷载 的量级 很 小 但 由 于 荷载 的周 期
存 不 在 即 静 与 载 荷 特 要 需 里
波 风 在 荷 力 水 出 指 别
和 流 组 行 进 载 由 是 的
用 作 汐 潮 将 并 合 环 均 平 于
下 件 条 的 果 结 合 组 与 载 荷 境
使 够 能 域 时 为 作 荷 力 水 静
。
,
,
。
、
、
,
,
的 在 浮
中 计 设 固 个 一
浮 将 般 一 静 的 定
短 件 力 漂 尼 阻 移
波 和 风 期 到 得 式 形 缓 制 控 是
机 随 是 也 励 激 漂 的 化 变 慢
程 过 二 即 力 动 运 移 漂
函 递 传 次 重 个 一 的
对 主 的 数 尼 阻 要
上 线 角 从 源 来
据 数 的 序 程 射 绕
载 荷 频 低 可 少 至 中
。
短 于 决 取 规 据 根 以
的 起
不 定 固 通 布 分
变 过
算 估 行 进
上 和 力
波 在
波 的
7 6
有 系 力
终
状 限 极 # &
6 5 4 3 + 态
得 显 6 5 7
分 十 不 并
现 要 重
有 没 还 在 中
模 够 能 造 国
腿 力 张 拟 船
响 5 7 6
业 商 的 应
算 计 的
序 程 机 文 论 术 学
,
。
( 摇 必 此 因
% 到 ∀# 之间
。
通 常是 在
( &
能 够 激励 平台 在 其 固 有 周 期 下 产 生 横 荡 纵 荡
、
、
脂摇 运动 的低 频循环 荷载
,
典型 的 固 有 周 期
在 是
至 # 1 刊 增 卷
的 间 % # )
期 周 有 固
于
张 等 皓
台 平 腿 力
载 荷 境 环 的
应 响 及
&
9 &
到 8
间 之 + % 能 (
,
。
,
: 9
载 荷 频 高
6 印 为 分
高 ∋ 5 7 6
动 振 频
7 6 5 4 和 (
频 高 超 ∋
。
两 ( 动 振
。
过 通 种
析 分 值 数
确 以 可
的 统 + ∋ 应 响
对 尼 阻 Β , 4 Α 6 ≅ ? 值 数
7 5 吨 3 + 4 / > Δ Χ 6 对 是 析 分
起 应 响 们 6 3 + ( , 波 阶 二
( 8 ( ∀
张力腿 平 台 的环 境荷 载应按
、
类 明 确 的 频率 带 计 算
,
,
以评 估对 系统 的影 响
这 四 类频
。
诸如 风
%
海流
、
波 浪漂 流 等环 境 因 素 引起 恒 定 荷载
,
它 们 在 数量 和 矢 量上 都为常 数
,
出现 频率较 高 的波 频 循环 荷载 在平 台构 件力 和 系 泊系 统力 中 占有主 要 成分 波 浪周 期范 围
外 之 此 这 在 以 所
起 引 会 还 荷 境 环 些
均 平 个 一 向 方 的 载
角 摇 脂 的 平 对 上
对 相 境 环 均
张 性 刚 响 的 用 作
引 会 腿 力 平 如 应
,
。
,
,
,
。
会 也 载 作 沉
下 件 条 境 生 发 载 荷 体 浮 的 台
作 境 环 应 响 和 管 立
和 用 统 泊 系
简 可 应 响 一 了 成 组
分 地 单 合 综 个
独 间 时 为 系 力 动 的
和 量 分 立 一 以 统
化 变 间 时 的 杂 复 种
,
。
、
,
荡 横 应 顺 腿
明 最 是 平 水 于
除 的 显 力 境 环
# 通 常在 极端 条件 下 不 超 过水深 的 ) ∗
, ,
在操作 条件 下不 超 过 水 深 的 % ∗
。
。
平 台的张 力腿 的张 力和 疲 劳
、 、
也应 保持在 可 靠 的 水平 范 围中 才 能保 证 平 台的系 泊系统 不 被 破坏 平 台的位移 控制 以及 张力 腿张 力
疲 劳 问题 的 研究 都离不 开 准确 的环 境荷 载评 估 地进 行荷载 分析
卷
增刊
于 皓等
!
张 力腿 平 台的环 境 荷 载 及响应
,
强
,
对 高 频 波动 力 比 较敏感
。
第四
,
由于 张 力 腿 长 度 与 水深 成 线 性关 系
,
而 张 力腿 费用 较 高
,
因此 水
深 一 般 限 制在 ∀ # # ∃ 之 内
深 水 张力腿 平 台的 设 计经 验 表 明
环 境荷 载 选取 的 准确 性 以 及 荷 载组 合 的合 理 模 拟 是 设计 的关
重 和 心 的 置 位 水
力 重 由 ∋ 静 载 荷
张 预 和 载 荷 力 水
的 起 引 是 用 作
在 置 设 ( 力 重 由
体 过 通 系 力 浮
心 中 何 几 力 张 预 泊
,
线 垂 的 预 管 立 和
。
、
。
、
、
的 载 压 台 平
可 制 控 包 作 操
作 些 这 使 设 动 移 括
在 持 保 用 供 提 备
中
国
造
船
学 术 论文
&
张 力腿 平 台的环 境 荷 载 分类
在 深 海 复 杂 多变 的风
。
、
浪
、
流 等环 境荷载 作用 下
,
,
,
张 力腿 平 台的 安全 性和 经 济性 是国 内外 专 家研
。 ,
究 的 重 要课题 经 过 长 期 的研 究和 实际 应 用 国 际上 已形 成 了 张 力腿 平 台环 境荷载 选 择 的主要 方 法 张力腿 平 台一 般 采用 干 式 采油树 ∋湿 式采 油树 较少 ( 要 求 限 定平 台 水 平位 移 在 一 个可 靠 的 范围 内