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《油船系泊平臺外輸作業(yè)的數(shù)值模擬.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第42卷第3期2013年06月船海工程SHIP＆OCEANENGINEERINGV01．42No．3Jun．2013DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2013．03．038油船系泊平臺外輸作業(yè)的數(shù)值模擬楊光1，王曦2，董曉曼1，張廣磊1(1．海洋石油工程股份有限公司，天津300451；2．中國船級社武漢規(guī)范所，武漢430022)摘要：應用勢流理論，結合油船的水動力模型，計算分析了在風、浪、流作用下油船系泊平臺的運動響應、系纜力和護舷碰撞力?？紤]了系泊力和護舷受力的非線性，波浪為不規(guī)則波，討論了不同環(huán)境方向和不同
2、波高對系纜力和碰撞力的影響。以某一平臺為例，計算得到了平臺外輸作業(yè)的限制工況。關鍵詞：外輸作業(yè)；系纜力；非線性；護舷碰撞力中圖分類號：U661．3文獻標志碼：A文章編號：1671-7953(2013)03-0141-05海上油氣的開發(fā)主要是借助于海洋平臺，油氣運輸?shù)姆绞街皇墙柚诖┧笥痛?。在穿梭油船系泊平臺時¨j，依靠系纜系統(tǒng)將其固定在平臺一側。為了防止油船與系泊平臺的碰撞損壞平臺或油船，在系泊平臺靠船一側設置靠船架，同時在靠船架側面的兩端均設置多個橡膠護舷，以吸收油船的撞擊動能，減少撞擊力。在系泊平臺外側設有兩個筒型基礎的系纜平臺
3、，用于穿梭油船的帶纜作業(yè)，系纜平臺與系泊平臺通過棧橋相連。油船外輸?shù)倪^程中，在風、浪、流的作用下，油船與系泊平臺發(fā)生周期性碰撞。隨著風、浪、流的增大，碰撞情況也會愈加嚴重，甚至危及到平臺和油船的安全，確定油船外輸作業(yè)的限制工況就顯得十分必要，本文應用三維勢流理論，運用MOSES軟件，計算在不同工況下，油船系泊平臺的碰撞情況，從而確定平臺外輸作業(yè)的限制工況。1計算原理1．1環(huán)境力計算作用在系泊油船上的風力及力矩的計算采用國際通用公式。Fx。=+Cxwp。吒ATFyw=÷G印。吒AL(1)峨rw=÷c剮，妒。吒A￡￡BP收稿日期：2012
4、—12—04修回日期：2012—12—18第一作者簡介：楊光(1982一)，男，碩士，工程師研究方向：海洋石油工程E-mail：yangguang@mail．WOeC．tom．a(chǎn)n式中：F。。，F(xiàn)yw，M，yw——縱向、橫向的風力以及艏搖風力矩；ch，C‰，Cxh——縱向、橫向和艏搖風力系數(shù)；p?！諝饷芏?；H——風速；A¨A，——縱向和橫向受風面積；LBp——油船垂向間長。作用在系泊油船上的流力及力矩的計算采用國際通用公式1．F‰=÷C‰P。睚￡BP丁1Fyc=÷ckP。圪LBPr(2)Mxyc2÷cxycP。y2。LBP2T式中
5、：F，。，F(xiàn)K，M。h——縱向、橫向的風力以及艏搖風力矩；CMCh，Cxh——縱向、橫向和艏搖風力系數(shù)；p。——流體密度；U——流速；卜平均吃水；LBp——油船垂向間長。關于波浪力的計算，根據(jù)勢流理論，通過求解線性邊值問題(BVP)，得到頻域內(nèi)水動力系數(shù)，一階波浪力，二階平均波浪漂移力等。結合船舶的運動方程，得到頻域范圍內(nèi)船體運動RAO。船體頻域運動方程為怛o(mu+ltⅡ)互j+Aoxj+Ci巧=F。(3)式中：mii——船體質(zhì)量矩陣；141第3期船海工程第42卷p?！w附加質(zhì)量矩陣；Aii——阻尼系數(shù)矩陣；c?！◇w的靜水恢
6、復力系數(shù)矩陣；F。，——波浪擾動力。1．2時域準靜態(tài)系泊分析對于系泊船∞J，由于碰墊和纜繩剛度的差異，即使二者都是線性的，船所受到的系泊力也是非線性的，運動方程需在時域內(nèi)求解。由于穿梭油船系泊與靠泊平臺屬于臨時系泊系統(tǒng)，系泊纜繩較短且均位于水面以上，由纜繩質(zhì)量、阻尼和流體加速度所引起的動態(tài)效應可以忽略，故采用準靜態(tài)的分析方法。船體時域運動方程為(Ilf+p)x(t)+lK(t一丁)五(t)dr+Cx(t)=F。(t)+F”+F。+F‘(t)+F?(t)(4)式中：肘、p——船體的廣義質(zhì)量矩陣；K(t一丁)——系統(tǒng)的延遲函數(shù)矩陣；cL一
7、船體的靜水恢復力系數(shù)矩陣；F。(t)，F(xiàn)”，F(xiàn)。，F(xiàn)‘(t)，尸?(t)——波浪力、風力、流力、護舷反力、纜繩拉力。一階波浪力的時間歷程對頻域計算得到的波浪力進行快速傅里葉變換(FFr)得到。二階波浪力采用Newman假定處理：，ⅣNF‘‘’=Re{∑∑孝?！陰羢ign(Gi)e。[(∞；一∞i)￡+(占。一si)]}(5)式中：F卜’——差頻二階波浪力；∞i，f。，si，G?！趇個頻率及其波幅、相位、二階波浪力。波浪阻尼由式(6)確定鏟2J
8、。d劃S山)篆=，)f。dr，I。、堡塑一o)S2l。(∞)}半=2f。d∞S￡(∞)
9、_00)e．tO’∥“；當‰。妒_OFx(墻in噦)dO)，do)，豢‰s緲豢c-ksindo)do)忉P(6)式中：Fi——i方向定常波浪力；u，_i方向船速；∞?！庥鲱l率；Sf((EJ)——波譜；卜船的方向角；1
