船舶-自升式海洋平台碰撞相似率研究

海洋平台作为海洋能源勘探开发的主要组成部分,是海洋油气探井、钻井、开采的主要作业基地。船舶碰撞致使平台结构损伤破坏一直是威胁海洋平台安全的主要因素之一,开展海洋平台碰撞性能研究,揭示平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理,对提升平台安全性具有重要意义。评估平台结构耐撞性能最可靠的方法是实船碰撞试验,然而因其耗资巨大而不易开展。按一定相似关系进行比例模型试验成为现实条件下的首选。本文基于相似第二定理,运用量纲分析法推导船舶-自升式海洋平台碰撞过程中各物理量的相似关系,为平台碰撞模型试验的开展及试验参数的确定提供重要依据。结合有限元仿真技术,以平台典型的T型和K型管节点为研究对象,建立不同缩尺比下的简化碰撞模型,比较验证相似理论的可靠性。研究结果表明,缩尺模型在碰撞冲击载荷下的结构损伤变形、碰撞力和能量吸收等动态响应与实尺度模型结果一致性较好。本文研究成果可以为大型平台结构碰撞模型试验设计提供技术支撑。     

半潜式平台结构抗撞性能研究

在分析显示非线性有限元基本理论和碰撞仿真关键技术的基础上,研究了半潜式平台在遭遇船舶正向撞击时的抗撞特性及其影响因素。模拟了整船与半潜式平台的碰撞,船首结构及半潜式平台立柱结构模拟为弹塑性材料,并考虑船舶与半潜式平台运动惯性的影响,定义了三种不同的碰撞场景,撞击船分别沿纵向、横向和斜向撞击平台立柱,获取了碰撞力——撞深曲线、各构件能量吸收和结构损伤变形等。重点讨论了半潜式平台立柱在不同撞击位置条件下的撞击特性,分析了影响结构碰撞性能的因素,包括结构特性和撞击位置,提出了改善半潜式平台抗撞性能的一些建议     

碰撞条件下碳纤维增强复合材料（CFRP）加固自升式平台桩腿的性能分析

老龄化海洋平台在与船舶碰撞的碰撞事故作用下,会导致桩腿的变形,降低其承载性能。为了降低碰撞对桩腿受力性能的影响,提高桩腿的耐撞性能,提出了利用吸能能力较强的高强碳纤维增强复合材料（CFRP）加固平台桩腿局部损伤的方法。以某自升式海洋平台的桩腿为例,利用有限元法建立简化的碰撞模型,通过在局部损伤部位粘贴CFRP材料来提高桩腿的耐撞性能,验证CFRP加固方法提高其耐撞性能的有效性。研究表明,相同的碰撞条件下,在加固前碰撞力使桩腿产生了接近屈服强度的应力;在粘贴2层CFRP布后,桩腿吸收的能量下降56.8%,极值应力下降了8.66%。在粘贴CFRP板后,桩腿吸收的能量下降70.68%,桩腿的极值应力下降55.84%。随着CFRP厚度的增加其吸能的能力越强,桩腿的耐撞性能越好,提高了桩腿的受力性能。     

浅谈自升式钻井平台特殊结构的质量控制

自升式钻井平台的建造为我国海上石油的勘探、开采工作的展开提供保证。除了平台主体,自升式钻井平台有许多特殊结构,主要包括桩腿、桩靴、升降系统、桩悬臂梁及悬臂梁的支撑结构,这些结构保证了钻井平台功能的实现。本文将阐述这些特殊钢结构的质量控制过程及重点控制内容。     

基于非线性有限元法的船舶-冰层碰撞结构响应研究

采用非线性有限元法建立船舶与冰层的三维有限元模型,对船-冰碰撞进行了数值模拟。研究了船舶在不同速度下与不同厚度冰层碰撞的动态结构响应,分析了碰撞冰力的大小、船艏结构的变形损伤和能量变化等特性。得到了船舶初速度、冰层厚度等因素对船-冰碰撞载荷的影响,对分析船舶与冰体碰撞的结构性能具有参考价值。     

自升式钻井平台就位压载程序优化技术

压载作业是自升式平台就位作业中的重要一环，直接关系到平台和人员的安全。本文针对常规的压载作业中存在的问题，对自升式钻井平台就位压载程序进行了优化，提出了更为合理更为安全的压载方法，对海上自升式平台的插桩作业有着很好的工程指导意义。     

导管架平台圆形管柱撞击力的估算方法研究

导管架平台遭受船舶撞击的事故,将造成严重的经济损失和环境污染。在结构设计中应当对平台圆形管柱结构的抗撞性能予以足够重视。在结构设计时,通过解析计算方法预报圆形管柱结构的抗撞性能,可以显著提高结构设计效率。在圆形管柱碰撞损伤机理研究的基础上,考虑圆形管柱遭受撞击时的整体弯曲变形,提出了一套预报圆形管柱抗撞性的解析计算方法;利用该方法,对圆形管柱结构遭受船舶侧向撞击场景下的管柱结构损伤、结构变形阻力,开展解析计算分析和预报。研究中采用落锤撞击圆形管柱试验,以及数值仿真方法,验证该解析计算方法的准确性,提高其在导管架平台结构设计中的适用性。     

自升式海上勘探平台设计要点研究

自升式海上勘探平台可营造陆地勘探环境,可使海上地质勘探作业不受风、浪、涌的影响。该文结合自升式海洋平台及地质勘探的具体要求,从平台安全性、经济性、操作便利性和舒适性等方面对自升式海上勘探平台的设计进行了阐述,并就设计建造过程中可能出现的空船重量超重及振动噪声等问题提出了解决方法。     

复杂结构损伤检测的分段小波变换法

小波变换由于具有表征信号局部特征的能力,很适合探测信号中的反常成分,因此已越来越广泛的应用于简单结构的损伤检测。但对于工程中常见的复杂结构,转折点的存在却限制了小波变换的应用,尤其是难以检测到转折点处的损伤。该文采用将复杂结构分段化的方法来模拟海上自升式平台的两种损伤工况,经合理地选取模态类型,成功地检测到了此种复杂结构的多损伤情况。为了避免采用分段方法后因边界效应而引起的伪破坏,该文引入了模态扩展方法。对结构的模态进行扩展处理后,可准确地检测到结构端部或转折处发生的破损。     

压载舱气动吊篮PMA检验应用研究

在船舶整个使用年限内,为了保证船舶结构状态的维护,避免船舶因为腐蚀、超载或接触碰撞造成的裂纹、屈曲或变形等损坏,PMA检验通道是对船体结构进行全面和近观检查的必备条件,船级社对PMA检验通道一直是法定检验的重点关注项,而绝大多数的船舶的PMA检验通道均采用结构平台或舾装平台,这样会增加很多多余的重量。