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1、第28卷第6期中國(guó)海洋平臺(tái)V01．28No．62013年12月CHINAOFFSHOREPLATFORMDec．，2013文章編號(hào)：1001—4500【2013)06-0005—070深海半潛式鉆井平臺(tái)的穩(wěn)性分析劉海(中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第七霞O八研究所，上海200011)摘要：闡述了柱穩(wěn)式平臺(tái)的穩(wěn)性衡準(zhǔn)要求，以某深海半潛式鉆井平臺(tái)的穩(wěn)性計(jì)算為例，研究了其完整穩(wěn)性和破損穩(wěn)性的分析方法，對(duì)風(fēng)傾力矩、進(jìn)水點(diǎn)、許用重心高度等技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了深入探討，并提出了提高半潛式鉆井平臺(tái)穩(wěn)性的措施。關(guān)鍵詞：完整穩(wěn)性；破損穩(wěn)性；穩(wěn)性衡準(zhǔn)；風(fēng)傾力矩；進(jìn)水點(diǎn)中圖分類號(hào)：P75文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AStabilityAnalys
2、isofDeepwaterSemi—submersibleDrillingUnitLIUHai—xia(MarineDesign&ResearchInstituteofChina。Shanghai200011，China)Abstract：ThestabilitycriteriaOfcolumn—stabilizedareintroduced．Basedonthedetailstabilitycalculationofthedeepwatersemi—submersibledrillingunit，thecalculationmethodofintactstabilityanddamagest
3、abilityisstudied．Thetechnicalitemssuchaswindheelingmo—ment，downfloodingpoint，allowableVCGaredescribedindetail．Themeasurestoincreasethestabilityofsemi—submersibledrillingunitareprovided．Keywords：intactstability；damagestability；stabilitycriteria；windheelingmoment；downfloodingpoint前言從事深海油氣勘探開發(fā)的半潛式鉆井平臺(tái)、
4、鉆井船等裝置，由于環(huán)境條件的惡劣、作業(yè)的特殊要求，其安全性至關(guān)重要，特別是平臺(tái)或船體本身的穩(wěn)性。深海半潛式鉆井平臺(tái)的總體綜合性能研究是平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)，其關(guān)鍵技術(shù)包括總體方案與主尺度論證、總布置設(shè)計(jì)及優(yōu)化、穩(wěn)性分析、運(yùn)動(dòng)性能分析、定位能力分析、重量控制研究等。因此在闡明深海半潛式鉆井平臺(tái)的穩(wěn)性分析方法與相關(guān)技術(shù)要素的基礎(chǔ)上，提出了提高半潛式鉆井平臺(tái)穩(wěn)性的措施。穩(wěn)性要求與衡準(zhǔn)平臺(tái)的完整穩(wěn)性指漂浮的平臺(tái)依靠?jī)A斜后其自身的復(fù)原力矩來(lái)抵抗外加傾側(cè)力矩的能力。平臺(tái)的破損穩(wěn)性指平臺(tái)破損迸水后，依靠?jī)A斜后其自身的復(fù)原力矩，在規(guī)定的外加風(fēng)壓作用下仍能保持不再繼續(xù)進(jìn)水的收稿日期：2012-09—26作者
5、簡(jiǎn)介：劉海霞(1978一)，女，高級(jí)工程炳。中國(guó)海洋平臺(tái)第28卷第6期能力。半潛式平臺(tái)是柱穩(wěn)式平臺(tái)中較為典型的一類。對(duì)于穩(wěn)性要求與衡準(zhǔn)，主要基于IMOMODU2009，ABSMODU2012，CCSMODU2005對(duì)柱穩(wěn)式平臺(tái)的相關(guān)規(guī)定展開研究。1．1傾側(cè)力矩靜水中的半潛式鉆井平臺(tái)在不同工況下基本處于平浮狀態(tài)，其傾側(cè)力矩來(lái)自于風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷和用于平臺(tái)動(dòng)力定位的推進(jìn)器推力間的相互作用，設(shè)計(jì)中通常認(rèn)為影響平臺(tái)穩(wěn)性的主導(dǎo)海況是風(fēng)速，將所有環(huán)境載荷等效量化為定常風(fēng)速，用于計(jì)算平臺(tái)穩(wěn)性校核中的傾側(cè)力矩。風(fēng)壓傾側(cè)力矩曲線可根據(jù)規(guī)范公式由數(shù)值計(jì)算結(jié)果繪制而成。風(fēng)力F=0．5CsCHlDV2A(1)風(fēng)傾
6、力矩Mq—FZ(2)式中：F為風(fēng)力；C。為受風(fēng)構(gòu)件的形狀系數(shù)，由規(guī)范表格選??；CH為受風(fēng)構(gòu)件的高度系數(shù)，由規(guī)范表格選??；ID為空氣密度(1．222kg／m3)；V為風(fēng)速(m／s)，見表l；A為正浮或傾斜狀態(tài)下所有暴露面的正投影面積(m2)；M口為風(fēng)傾力矩(N·m)；Z為風(fēng)力作用力臂(m)。風(fēng)速此處是指海平面以上15．3m(50ft)處的1分鐘平均分速。表1中所列為規(guī)范要求的最小風(fēng)速，業(yè)主可根據(jù)作業(yè)海域的環(huán)境條件提出更高的風(fēng)速要求，以確保平臺(tái)的穩(wěn)性安全、提高平臺(tái)的作業(yè)效率。在計(jì)算風(fēng)壓傾側(cè)力矩時(shí)，風(fēng)力作用力臂應(yīng)取為受風(fēng)面積壓力中心至平臺(tái)水下部分側(cè)向阻力中心間的垂直距離，或至平臺(tái)水下部分動(dòng)壓力中心的
7、垂直距離。同時(shí)，應(yīng)假定平臺(tái)處于無(wú)系泊約束的自由漂浮狀態(tài)。除數(shù)值計(jì)算方法外，也可由模型風(fēng)洞試驗(yàn)得出風(fēng)傾力矩，其測(cè)定應(yīng)包括平臺(tái)在各個(gè)適用橫傾角時(shí)的升力和阻力效應(yīng)。1．2初穩(wěn)性要求各規(guī)范規(guī)則對(duì)初穩(wěn)性的要求各不相同(見表2)，穩(wěn)性計(jì)算校核可按照適用的規(guī)范規(guī)則數(shù)值要求從而獲得平臺(tái)的許用重心高度，而平臺(tái)營(yíng)運(yùn)中裝載工況的實(shí)際初穩(wěn)性值往往高于規(guī)范要求值。即使規(guī)范要求初穩(wěn)性僅為正值，平臺(tái)實(shí)際配載的初穩(wěn)性值通常也不低
