CN103806423A - 自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法 - Google Patents
自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103806423A CN103806423A CN201210448429.8A CN201210448429A CN103806423A CN 103806423 A CN103806423 A CN 103806423A CN 201210448429 A CN201210448429 A CN 201210448429A CN 103806423 A CN103806423 A CN 103806423A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spud leg
- drag force
- leg
- force coefficient
- triangular truss
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法,首先测量或设计三角桁架式桩腿中的参数:Di——第“i”个构件的直径;li——构件‘i’长度;s——横撑间距;βi——构件与水平面间倾角;αi——构件轴投影到水平面内与流向夹角;CDi——单一构件的拖曳力系数;θ——风向入射角度;W——单个弦杆的齿条根部到齿条另一端的端部的水平距离;CD0——管构件的拖曳力系数,取0.5;CD1——投影直径W对应的流向垂直于齿条时的拖曳力系数。通过上述参数可以直接确定等效理论公式CD×D=K中的K值,进而将三角桁架式桩腿等效成圆柱形桩腿,达到简化自升式平台完整稳性和破舱稳性分析中的风模型建立和桩腿风载荷计算的目的。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程设计技术领域,更具体地说,涉及三角桁架式桩腿稳性分析的改进。
背景技术
随着陆地油气资源的减少,海洋勘探开发工作的增加,世界经济发展所需的石油、天然气等资源开采将逐步转移到海洋。自升式钻井平台作为一种移动式钻探装置,以其优良的定位能力和作业稳定性好,是大陆架海域的油气勘探和开发的重要装备之一。自升式平台的稳性分析是自升式平台设计过程中的关键技术之一,桩腿的风模型建立和风载荷计算是平台稳性计算分析中的一个重要组成部分,也是稳性计算的重要输入数据之一,直接关系到稳性分析的结果。
本发明对自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法进行了阐述。现有技术的三角桁架式桩腿结构,如图1和图3所示,包括三根直立的弦杆1(主舷管)、连接各个弦杆1的横撑2、支撑于横撑2和弦杆1之间的斜撑4,以及内部支撑的内撑3等多种构件。
根据等效后CD×D=K的基本理论。其中,CD为等效后桩腿(圆柱形)拖曳力系数;D为等效后桩腿(圆柱形)直径;K为恒定值。或者说,CD是桩腿的实际拖曳力系数;D--用于稳性分析或风载荷计算时桩腿的等效直径。
也就是说,在确定K值后,在实际确定桩腿稳定时,就可以以不同等效后桩腿(圆柱形)直径D对应的等效后桩腿(圆柱形)拖曳力系数CD值进行确定。例如,在进行等效桩腿建模时,为了便于计算,一般选取等效桩腿的直径为10米(当然要视平台大小而定),得到的K=3.5;如果取D=10米,那么CD=0.35;如果K=4.05,D=8米,那么CD=0.506。CD用于计算桩腿风载荷的输入数据(替代原来的形状系数值),等效后桩腿的高度要与实际的保持一致。
因此如何获得恒定值的K,是进行桩腿稳定分析,以及桩腿风载荷分析的基本依据。
发明内容
针对上述内容,本发明一种自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法,旨在确定等效理论中CD×D=K这一公式中的K值,从而将三角桁架式桩腿等效成圆柱形桩腿,以达到简化自升式平台完整稳性和破舱稳性分析中的风模型建立和桩腿风载荷计算的目的。
为了达到上述目的,本发明提供了一种自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法,包括如下步骤:
S1、测量或设计确定三角桁架式桩腿中所有构件的如下参数:
Di--第“i”个构件的直径;
li--构件‘i’长度;
s--横撑间距;
βi--第“i”个构件与水平面间倾角;
αi--第“i”个构件轴投影到水平面内与流向夹角;
CDi--第“i”个构件单一构件的拖曳力系数;
θ--风向入射角度;
W---单个弦杆的齿条根部到齿条另一端的端部的水平距离,
CDO--管构件的拖曳力系数,取0.5;
CD1--投影直径W对应的流向垂直于齿条时的拖曳力系数;
S2、根据如下公式,获得CD·D=K中K值;
当杆件为圆柱形杆件时,式中CDi取为0.5,当杆件为弦杆时,CDi的取法如下式所示:
对于管状几何构件,等效拖曳力系数CDei按公式(2)取值;对于非管状的几何构件桩腿弦杆,等效拖曳力系数CDei按公式(3)和(4)取值。其中,弦杆的W与Di的取法参考图2,采用现有技术的取值方式。
CD×D=K这一公式中,D是用于稳性分析或风载荷计算时桩腿的等效直径。CD是桩腿的实际拖曳力系数,与相应的D匹配。
现有技术,桩腿详细建模方式(即桩腿上每个杆件都要建模)或将整个桩腿建成满实面积的形式,增加了建模的工作量和繁琐性,且由于形状系数选取偏大或太保守,对于稳性分析结果的准确性不能保证,一般偏于保守,影响了平台的总体性能和设计成本。本发明给出的自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法,方法简单、意义明确,为建造三角桁架式桩腿自升式平台的风载荷设计提供基础。
本发明可以比较简单、准确的确定三角桁架式桩腿的风载荷或稳定试验,对三角桁架式桩腿自升式平台的设计和建造起到了指导作用。本发明采用此种新型的桩腿等效建模的方式,极大地提高了建立桩腿模型和整个平台风模型的效率和稳性分析的精确度,简化了稳性分析的过程,减少了设计冗余,有效地降低设计成本。
本发明由于采用以上技术方案,具有如下有益效果:
1、本发明通过对自升式平台三角桁架式桩腿风载荷的分析、计算,给出了一种自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法,可以比较简单、准确的计算自升式平台三角桁架式桩腿风载荷,为三角桁架式桩腿自升式平台的设计和建造提供了指导作用。
2、本发明可以避免造成三角桁架式桩腿自升式平台的桩腿风载荷计算过大或过小,从而既不会造成资源浪费,又能满足桩腿强度、拖航稳性的特殊要求因此本发明在实际应用中具有重要意义。
3、本发明可以还对依靠类比、经验等估算方法建造的三角桁架式桩腿自升式平台的桩腿风载荷进行验证和评估。综上所述,本发明可以广泛应用于三角桁架式桩腿自升式平台的设计和建造中。
附图说明
图1为等效桩腿计算示意图,
图2为弦杆参数描述图。
图3为等效效果图。
具体实施方式
附图1-3是自升式平台三角桁架式桩腿等效方法的相关原理图,下面结合附图实例进一步说明本发明。
如图1所示,本发明详细分析了弦杆、斜撑、横撑、内撑等多种构件的等效方法。计算方法如下:
1)自升式平台三角桁架式桩腿等效成圆柱形桩腿的方法如下:
式中,CD--桩腿的实际拖曳力系数;D--用于稳性分析或风载荷计算时桩腿的等效直径;CDei--每一构件的等效拖曳力系数;Di--第“i”个构件的直径;li--构件‘i’长度,节点到节点中心;s--横撑间距。
2)每一构件的等效拖曳力系数CDei:
式中,βi--构件与水平面间倾角;αi--构件轴投影到水平面内与流向夹角;CDi--单一构件的拖曳力系数;Di--第“i”个构件的直径;li--构件‘i’长度,节点到节点中心;s--横撑间距。
3)非管状的几何构件(如,桩腿弦杆)等效拖曳力系数CDei:
式中,θ--风向入射角度;W---单个弦杆的齿条根部到齿条另一端的端部的水平距离,此外附图中弦杆构件的直径,参考附图2标号D的取值方式;CD0--管构件的拖曳力系数,一般取0.5;CD1投影直径W对应的流向垂直于齿条时(θ=90°)拖曳力系数。计算公式如下:
本发明给出的自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法,公式简单,意义明确,为建造三角桁架式桩腿自升式平台的风载荷设计提供了理论方法。本发明可以比较简单、准确的确定三角桁架式桩腿的风载荷,对三角桁架式桩腿自升式平台的设计和建造起到了指导作用。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、测量或设计确定三角桁架式桩腿中所有构件的如下参数:
Di--第“i”个构件的直径;
li--构件‘i’长度;
s--横撑间距;
βi--第“i”个构件与水平面间倾角;
αi--第“i”个构件轴投影到水平面内与流向夹角;
CDi--第“i”个构件单一构件的拖曳力系数;
θ--风向入射角度;
W---单个弦杆的齿条根部到齿条另一端的端部的水平距离,
CD0--管构件的拖曳力系数,取0.5;
CD1--投影直径W对应的流向垂直于齿条时的拖曳力系数;
S2、根据如下公式,获得CD·D=K中K值;
当杆件为圆柱形杆件时,式中CDi取为0.5;当杆件为弦杆时,CDi的取法如下式所示:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210448429.8A CN103806423B (zh) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210448429.8A CN103806423B (zh) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103806423A true CN103806423A (zh) | 2014-05-21 |
CN103806423B CN103806423B (zh) | 2015-10-21 |
Family
ID=50703775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210448429.8A Active CN103806423B (zh) | 2012-11-09 | 2012-11-09 | 自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103806423B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112668255A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-16 | 大连船舶重工集团有限公司 | 一种获取水下三角形桁架式结构拖航阻力的计算方法 |
CN115384712A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-25 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种半潜漂浮式风力发电装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101144269A (zh) * | 2007-10-18 | 2008-03-19 | 大连船舶重工集团有限公司 | 大型桁架式桩腿水上拖移安装方法 |
JP2011042257A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Daiichi Kensetsu Kiko Co Ltd | 連結型自己昇降式作業台船及び外洋における風力発電施設の設置方法 |
CN202124847U (zh) * | 2011-06-13 | 2012-01-25 | 大连船舶重工集团有限公司 | 自升式钻井平台桁架式三角形桩腿主弦管建造用保型工件 |
-
2012
- 2012-11-09 CN CN201210448429.8A patent/CN103806423B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101144269A (zh) * | 2007-10-18 | 2008-03-19 | 大连船舶重工集团有限公司 | 大型桁架式桩腿水上拖移安装方法 |
JP2011042257A (ja) * | 2009-08-21 | 2011-03-03 | Daiichi Kensetsu Kiko Co Ltd | 連結型自己昇降式作業台船及び外洋における風力発電施設の設置方法 |
CN202124847U (zh) * | 2011-06-13 | 2012-01-25 | 大连船舶重工集团有限公司 | 自升式钻井平台桁架式三角形桩腿主弦管建造用保型工件 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张海燕等: "桁架自升式钻井平台桩腿结构在位分析", 《中国海洋平台》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112668255A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-04-16 | 大连船舶重工集团有限公司 | 一种获取水下三角形桁架式结构拖航阻力的计算方法 |
CN112668255B (zh) * | 2020-12-30 | 2023-11-17 | 大连船舶重工集团有限公司 | 一种获取水下三角形桁架式结构拖航阻力的计算方法 |
CN115384712A (zh) * | 2022-09-06 | 2022-11-25 | 中交第三航务工程局有限公司 | 一种半潜漂浮式风力发电装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103806423B (zh) | 2015-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Development of naoe-FOAM-SJTU solver based on OpenFOAM for marine hydrodynamics | |
Tran et al. | The coupled dynamic response computation for a semi-submersible platform of floating offshore wind turbine | |
Leble et al. | Demonstration of a coupled floating offshore wind turbine analysis with high-fidelity methods | |
Wang et al. | CFD simulation of semi-submersible floating offshore wind turbine under pitch decay motion | |
Connell et al. | Development of a free heaving OWC model with non-linear PTO interaction | |
Li et al. | Development and validation of an aero-hydro simulation code for offshore floating wind turbine | |
Nematbakhsh et al. | Comparison of experimental data of a moored multibody wave energy device with a hybrid CFD and BIEM numerical analysis framework | |
Jonkman et al. | IEA wind task 23 offshore wind technology and deployment | |
Huang et al. | Hydrodynamic study and performance analysis of the OC4-DeepCwind platform by CFD method | |
CN103806423B (zh) | 自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法 | |
Wang et al. | Methodology of load effect analysis and ultimate limit state design of semi-submersible hulls of floating wind turbines: With a focus on floater column design | |
Islam | Design, Numerical Modelling and Analysis of a Semi-submersible Floater Supporting the DTU 10MW Wind Turbine. | |
Zou et al. | Short-term prediction of hydrodynamic response of a novel semi-submersible FOWT platform under wind, current and wave loads | |
Dias et al. | Application of URANS-VOF models in hydrodynamics study of oscillating water column | |
Fowler et al. | Hydrodynamic Module Coupling in the Offshore Wind Energy Simulation (OWENS) Toolkit | |
Zhou et al. | Investigations on the effects of internal liquid sloshing of semi-submersible floating offshore wind turbines | |
Li et al. | Fully-coupled dynamic response of a semi-submerged floating wind turbine system in wind and waves | |
Leroy | Unsteady aerodynamic modelling for seakeeping analysis of Floating Offshore Wind Turbines | |
Zheng et al. | Wind tunnel and wave flume testing on directionality dynamic responses of a 10 MW Y-shaped semi-submersible wind turbine | |
Kuang et al. | Flow characteristics and dynamic responses of a parked straight‐bladed vertical axis wind turbine | |
Schabrich | Coupled dynamic analysis of a floating dock system for installation of a spar wind turbine | |
Tellez Alvarez et al. | Multifractal analysis of turbulent wakes for model wind turbines using large eddy simulation | |
Ai | Design and Hydrodynamic Analysis of a Semi-submersible With Two 5WM Wind Turbines | |
Bao et al. | Prediction of wind loadings on offshore wind turbines using CFD | |
Mahfouz et al. | Verification of SIMPACK-MoorDyn coupling using 15 MW IEA-Wind reference models Activefloat and WindCrete |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |