2019年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)科技

2019年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）

科技进步奖拟推荐项目公示材料

一、项目名称：大型半潜式平台设计分析关键技术及工程应用

二、推荐单位：中国海洋大学

三、项目简介：

开发海洋资源，维护海洋权益，关键取决于海洋工程装备的技术实力。目前，欧美国家在高端海工装备设计研发方面处于垄断，我国大型海工装备设计研发能力与世界先进水平存在较大差距，设计分析基础理论和关键技术相对薄弱，主流和高端装备的自主设计建造能力不足。突破大型海工装备设计分析关键技术，提升我国大型海工装备的设计研发水平和建造总装能力，已成为实施国家能源战略的紧迫需求。本项目在国家973、863、国家自然科学重点基金及山东省蓝色产业领军人才团队计划等课题的支持下，突破系泊浮体耦合分析、疲劳强度快速评估、振动噪声预报及控制三大核心关键技术，形成大型半潜式平台数值设计虚拟仿真和模块化设计建造新模式，提升了我国大型海工装备设计分析的技术水平和研发能力。主要创新成果如下：

1.创新性提出了大型深海浮式结构耦合动力分析新方法。首次提出基于动力矩平衡的二阶频域耦合动力分析方法，建立基于弱非线性模型的浮式结构失稳运动评估方法，研发失稳运动超前预警设备，发明系缆阻尼改进新技术，揭示深海浮式结构系统耦合运动机理和非线性失稳机制，实现复杂海况下浮式结构耦合动力响应的高效分析。

2.突破了大型深海浮式平台结构系统疲劳强度评估技术瓶颈。建立准确描述系统双峰非高斯响应幅值概率分布的工程化模型，发明基于波能等效的波浪散布图组块划分等效方法，提出时频混合域疲劳评估新方法，突破传统窄带高斯响应假设的疲劳评估技术瓶颈，形成平台整体结构和关键节点精细化强度评估技术，大幅提升结构强度和疲劳评估的精度和效率。

3.解决了大型海洋平台振动噪声预报、控制及防护技术难题。突破平台结构与材料复合声学性能分析技术，解决舾装材料声学性能定量分析难题；研发平台减隔振试验评估系统，实现设备振动噪声的快速测量与实船响应预报；提出宽频多线谱动力吸振设计方法，解决多线谱振动控制及结构低噪声防护难题，为平台结构振动噪声的定量分析与控制提供有效途径。

4.形成了半潜平台自动化数值设计虚拟仿真和模块化设计建造新模式。建立半潜平台自动化数值设计与虚拟仿真技术，研发半潜平台并行设计建造三维信息化数据管理系统，形成大型半潜平台超大模块设计建造新模式，极大地缩短半潜平台建造周期，国内首次实现大型半潜平台的高效高精度建造总装。

该项目获国家发明专利15项、实用新型专利8项、软件著作权8项。在Marine Structures、

Ocean Engineering、International Journal of Fatigue等国际知名期刊发表论文100余篇，其中SCI/EI检索60余篇；研究成果得到国际拖曳水池大会（ITTC2017）波浪稳性委员会、国际船舶与海洋工程结构大会（ISSC2018）疲劳断裂委员会的大篇幅引用和正面评价，失稳运动方面的成果支撑我国IMO新一代完整稳性规范提案工作。成果成功应用于中国南海、挪威北海及北极系列半潜平台的设计分析，打破国际对高端海洋装备技术垄断，在国内首次实现大型半潜平台总包设计建造，其中“蓝鲸1号”半潜平台荣获第五届中国工业大奖（工业领域最高奖）。新技术近三年合计新增效益和节支1亿余元，填补国内大型半潜平台自主设计建造的多项技术空白，促进海洋资源开发技术进步，经济效益显著，推广应用前景广阔。

四、主要完成单位及推广应用贡献：

1.中国海洋大学：负责制定项目总体研究方案与技术路线，组织项目工程应用的具体实施工作，主导解决了如下关键技术：

(1)首次提出了深海浮体/系泊系统/海床地基二阶频域耦合动力分析方法以及深海浮式结

构失稳运动评估方法，研发了系列水池模型试验专用装置和实海域非线性失稳超前预警装置，实现了复杂海况下浮体耦合运动响应的准确计算和实海况失稳运动的超前预警；

(2)建立系统双峰非高斯响应幅值概率分布工程化模型，创新性的提出了时频混合域疲劳评

估方法和组块划分等效方法，发展了覆盖平台整体、局部和关键节点的结构强度评估模型，大幅提升了结构强度和疲劳损伤评估的精度和效率。

(3)发展了振源、传递路径、末端响应多层次减振控制技术，研发了多稳态偏心压板减振基

座、夹层结构甲板与舱室减振结构，显著降低了半潜式平台的振动噪声水平。

2.哈尔滨工程大学：协助制定项目的总体研究方案及技术路线，主要负责大型平台振动噪声定量分析和有效控制等关键技术攻关和工程应用的具体实施工作，具体包括：

(1)国内首次明确平台典型结构损耗因子、舾装材料声学性能参数取值范围，研发平台设

备减隔振试验评估系统，实现了平台设备振动噪声特性的快速测量与实船响应预报，解决了设备振动噪声的快速测量与评估难题。

(2)研制振动高传递损失甲板、舱壁结构形式，形成海洋平台结构低噪声设计技术，解决

了平台多线谱振动控制及结构低噪声防护难题。

3.烟台中集来福士海洋工程有限公司：负责施工建造部分研究内容以及具体技术的工程应用，具体包括：

(1)形成了半潜式平台自动化数值设计与虚拟仿真技术体系，开发了半潜式平台并行设计

建造三维信息化数据管理系统，实现了半潜式平台高度半自动化、可视化设计分析。

(2)突破了超大分段模块化建造、滑道下水及一次性合拢等关键工艺，形成了大型半潜式平

台高效快速建造新模式，极大地缩短了大型平台的建造组装和安装调试周期。

五、推广应用情况：

自2013年起，该项目发展的方法和技术逐渐形成体系，开始在半潜式平台设计分析和建造中进行应用。近3年来，该项目的相关技术已陆续应用于GM4D系列、蓝鲸系列等半潜式平台中，所有技术均已应用满两年，共产生经济效益和节支费用一亿余元，经济效益显著，推广应用前景广阔。

六、曾获科技奖励情况：无

七、主要知识产权证明目录：