水上軟剛臂系泊FPSO動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置FPSO，現(xiàn)已發(fā)展成海上油氣開(kāi)發(fā)的重要設(shè)施，尤其是淺水及邊際油田開(kāi)發(fā)中。目前我國(guó)淺水海域有多個(gè)軟剛臂式FPSO系泊，且國(guó)際上還可將軟剛臂用于FPSO-LNG的淺水系泊。因此，淺水中的FPSO運(yùn)動(dòng)及軟剛臂系泊設(shè)計(jì)也得到一定的重視。
　　本文基于三維勢(shì)流理論，考慮單點(diǎn)系泊的風(fēng)向標(biāo)效應(yīng)，在頻域范圍內(nèi)分析淺水FPSO分析了縱蕩、垂蕩、縱搖三個(gè)自由度的一階運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力特性，及縱蕩一個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的二階特性。對(duì)比遠(yuǎn)場(chǎng)法和近場(chǎng)法求

2、解二階平均漂移力，發(fā)現(xiàn)近場(chǎng)法也能達(dá)到遠(yuǎn)場(chǎng)法的計(jì)算精度。依次以水深和吃水為變量，研究FPSO的一、二階淺水響應(yīng)特性。研究表明，發(fā)現(xiàn)FPSO的淺水效應(yīng)十分明顯，不可忽視。此三個(gè)自由度的一階運(yùn)動(dòng)參數(shù)在低頻區(qū)對(duì)水深和吃水都很敏感。水深變淺，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)峰值向低頻靠近，而加劇浮體的運(yùn)動(dòng)。采用全QTF法計(jì)算二階差頻波浪力，在低頻區(qū)，水深對(duì)差頻傳遞函數(shù)影響非常明顯。吃水對(duì)二階平均傳遞函數(shù)的影響和作業(yè)水深有關(guān)。
　　利用準(zhǔn)靜力法分析軟剛臂系泊系統(tǒng)的

3、靜剛度特性，根據(jù)靜力和力矩平衡，自編程序，對(duì)比雙箱式與雙瓶式兩者的水平靜剛度特性。研究表明，同尺寸的情況下，不論遠(yuǎn)離還是靠近狀態(tài)，箱式的靜剛度都大于瓶式的靜剛度。分析主要系泊結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)水平靜剛度的影響，包括系泊腿長(zhǎng)度、yoke壓載水重量、yoke的長(zhǎng)度及系泊腿與系泊單點(diǎn)之間的高度差四個(gè)參數(shù)。發(fā)現(xiàn)系泊腿長(zhǎng)度是影響最大的，其次是yoke長(zhǎng)度。這兩者一旦在初步設(shè)計(jì)中確定，就幾乎不再修改。而壓載水重量和系泊腿與系泊單點(diǎn)之間的高度差在后期可不斷調(diào)

4、節(jié)的。故此計(jì)算為初步設(shè)計(jì)提供參考。結(jié)合FPSO的頻域結(jié)果，利用準(zhǔn)靜力法，分析水深和吃水對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)及水平系泊力的影響。研究表明，低頻縱蕩位移是淺水下，定常偏移外運(yùn)動(dòng)的主要部分，甚至可能與定常偏移量數(shù)值相近。
　　基于Kane多體動(dòng)力法，以環(huán)境載荷和系統(tǒng)的部分參數(shù)為變量，采用時(shí)域方法分析此單點(diǎn)系統(tǒng)的水平系泊力的變化規(guī)律。研究表明，風(fēng)、浪、流共線時(shí)，船體受力較小，而當(dāng)流與船首有一定夾角時(shí)，水平系泊力會(huì)明顯增大。水深減小、有義波高增加、譜