NO339535B1 - Flytende enhet og fremgangsmåte for å redusere stampe og rullebevegelser til en flytende enhet - Google Patents

Flytende enhet og fremgangsmåte for å redusere stampe og rullebevegelser til en flytende enhet Download PDF

Info

Publication number
NO339535B1
NO339535B1 NO20130081A NO20130081A NO339535B1 NO 339535 B1 NO339535 B1 NO 339535B1 NO 20130081 A NO20130081 A NO 20130081A NO 20130081 A NO20130081 A NO 20130081A NO 339535 B1 NO339535 B1 NO 339535B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
inclination
floating
angle
floating unit
section
Prior art date
Application number
NO20130081A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20130081A1 (no
Inventor
Erik Pettersen
Finn-Christian Wickmann Hansen
Original Assignee
Moss Maritime As
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Moss Maritime As filed Critical Moss Maritime As
Priority to NO20130081A priority Critical patent/NO339535B1/no
Priority to CN201480012879.XA priority patent/CN105026252A/zh
Priority to PCT/EP2014/050208 priority patent/WO2014108432A1/en
Priority to BR112015016782A priority patent/BR112015016782A2/pt
Publication of NO20130081A1 publication Critical patent/NO20130081A1/no
Publication of NO339535B1 publication Critical patent/NO339535B1/no

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00Buoys
    • B63B22/24Buoys container type, i.e. having provision for the storage of material
    • B63B22/26Buoys container type, i.e. having provision for the storage of material having means to selectively release contents, e.g. swivel couplings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/04Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull
    • B63B1/041Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with single hull with disk-shaped hull
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00Buoys
    • B63B22/24Buoys container type, i.e. having provision for the storage of material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/08Ice-breakers or other vessels or floating structures for operation in ice-infested waters; Ice-breakers, or other vessels or floating structures having equipment specially adapted therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/10Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by damping the waves, e.g. by pouring oil on water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/442Spar-type semi-submersible structures, i.e. shaped as single slender, e.g. substantially cylindrical or trussed vertical bodies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B39/00Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude
    • B63B39/10Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by damping the waves, e.g. by pouring oil on water
    • B63B2039/105Equipment to decrease pitch, roll, or like unwanted vessel movements; Apparatus for indicating vessel attitude to decrease vessel movements by damping the waves, e.g. by pouring oil on water by absorption of wave energy, e.g. by structured, wave energy absorbing hull surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2211/00Applications
    • B63B2211/06Operation in ice-infested waters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2241/00Design characteristics
    • B63B2241/02Design characterised by particular shapes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2241/00Design characteristics
    • B63B2241/02Design characterised by particular shapes
    • B63B2241/10Design characterised by particular shapes by particular three dimensional shapes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Barrages (AREA)
  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører forbedring av bevegelseskarakteristikaene til en enkel-sylindret flytende enhet.
Det har blitt observert at denne typen flytende enheter kan bli utsatt for overdrevne rulle-/stampebevegelser ved enkelte sjøforhold. Liknende design av flytende enheter forsøker å eliminere slike bevegelser ved å tilveiebringe så mye demping som mulig for den flytende enheten.
Flytende enkeltsylinderstrukturer har tidligere blitt beskrevet i for eksempel den publiserte PCT-søknaden WO 02/090177 Al og den publiserte US-søknaden nr. 2012/0298027 Al. I US-publikasjonen er det beskrevet et enkeltsylinderskrog som er designet for å minske isbelastninger og tilveiebringe flere isbrytende mekanismer enn konvensjonelle fartøystrukturer. Det flytende fartøyet er tilveiebrakt med en konisk formet del og en ulikesidet polygonal form på skroget for mer effektivt å bryte isen. Stampe-/rulle-, hiv- og brottsjøbevegelser blir indusert ved å flytte på ballastvann i ballasttankene, for derved mer effektivt å bryte isen.
Målet med den krevde oppfinnelsen er å redusere stampe-/rullebevegelser for en flytende enkeltsylinderenhet i sjøen.
Et ytterligere mål med foreliggende oppfinnelse har vært å øke dempingen av en enkelt-sylindret flytende enhet og samtidig forenkle fremstillingsprosessen av en slik flytende enhet.
Disse målene blir oppnådd med en flytende enhet som definert i krav 1 og fremgangsmåte som definert i krav 7. Ytterligere utførelsesformer av den flytende enheten er definert i de avhengige kravene 2-6.
Strategien under utviklingen av den krevde oppfinnelsen var å finne en måte å redusere uønskede bevegelser på ved å endre formen på den flytende enheten heller enn å øke dempingen. Den flytende strukturen kan selvfølgelig tilveiebringes med midler for demping så mye som mulig i tillegg.
Årsaken til bevegelser som oppleves, men som ikke kan forklares med lineær teori er sannsynligvis parametrisk kobling mellom ulike bevegelseskomponenter, såkalte Mathieu-bevegelser. Betingelsene som forårsaker denne oppførselen kan beskrives med en differensiallikning som har en løsning i noen regioner, mens den i andre regioner er ustabil og løsningen vil divergere til uendelighet.
Mathieu-differensiallikningen kan skrives:
der e er den relative størrelsen på denne variasjonen i stivhetsuttrykket og tts er forholdet mellom den naturlige frekvensen og stivhetsfrekvensen. Likningen viser at «stivhetsuttrykket» har en regulær variasjon med en frekvens som kan være forskjellig fra egenfrekvensen til systemet. Den relative størrelsen på denne
variasjonen i stivhetsuttrykket (e) og forholdet mellom den naturlige frekvensen og stivhetsfrekvensen (tn)er da styrende for løsningen.
På figur 1 er områdene for stabile og ustabile løsninger av likningen vist. Slik det fremgår på figur 1 fører et forhold på tu=0,5 til den største ustabiliteten, men tu=l, 1,5 og 2 kan også føre til ustabilitet. Størrelsen på stivhetsvariasjonen (e) spiller også en rolle ved at økning av stivhetsvariasjonen vil øke ustabilitetsregionen.
Den patentsøkte oppfinnelsen er en flytende enhet av sylindertypen, fortrinnsvis
med et oktogonalt tverrsnitt, men kan også gis andre former, for eksempel sirkulær. Den flytende enheten kan også tilveiebringes med en intern moonpool. Den flytende enheten erkarakterisert vedden gjennomsnittlige diameteren (D) og dypgangen (T). Dersom den patentsøkte oppfinnelsen er designet som en oktogon med åtte plane sidepaneler er diameteren definert som den innskrevne sirkelen i oktogonet. Dersom andre polygonale former blir valgt vil diameteren tilsvarende bli definert som den innskrevne sirkelen i polygonet. En oktogonal form fører til økt viskøs demping oppnådd av skarpe hjørner og forenklet produksjon fordi plane stålplater er mye enklere å produsere enn krumme paneler.
For en flytende enhet slik som den krevde oppfinnelsen så kan differensiallikningen ovenfor representere stampe-/rullebevegelsen, og stivhetsvariasjonen kan representeres ved variasjonen i den metasentriske høyden (GM) som forårsakes av hiv-bevegelser.
Frekvensen til hiv-bevegelsene styres av den naturlige perioden i hiv, eller ganske enkelt bølge-eksitasjonsfrekvensen. Med for eksempel en hiv-eksitasjonsperiode på 12 sekunder og en naturlig periode i rulling på 24 sekunder så vil frekvensforholdet være td= 0,5 og muligheten for å komme inn i den ustabile regionen er svært høy som vist på figur 1. Dersom den naturlige hiv-perioden og bølge-eksitasjonen sammenfaller vil dette selvfølgelig forsterke problemet.
Tidligere, som nevnt ovenfor, for å unngå overdrevne stampe-/rullebevegelser, dvs., å komme inn i de ustabile regionene vist på figur 1, så har flytende enheter blitt tilveiebrakt med så mye demping som mulig.
En annen mulighet for å unngå å komme inn i den ustabile regionen vil være å forhindre frekvensforholdet å komme inn i de ustabile regionene. Med tanke på det faktumet at eksitasjonen kommer fra en stokastisk prosess (bølgene) så vil det likevel være svært vanskelig å forhindre at frekvensforholdet kommer inn i de farlige regionene.
Som et ytterligere alternativ har oppfinneren derfor kontemplert en tredje mulighet for å unngå muligheten for å komme inn i de ustabile regionene, som er å redusere variasjonen av stivhet GM (e på figur 1) så mye som mulig. Dette kan se ut til å være den mest effektive måten å redusere eksponeringen overfor Mathieu-ustabilitet.
En flytende enhet er tilveiebrakt som omfatter en enkelt sentersylinder som har en langsgående senterakse. Den sentrale sylinderen omfatter en nedre hovedseksjon og en øvre seksjon som strekker seg opp fra hovedseksjonen og som har minst én utovervendt side, dvs., vender vekk fra det indre av den flytende enheten mot omgivelsene, som danner en helningsvinkel (cp) med en vertikal akse. Den øvre seksjonen penetrerer en stille vannoverflate når den flytende enheten er i bruk. Hovedseksjonen på den flytende strukturen har en ekvivalent diameter (D), en dypgang (T) i stille vann slik at det er en avstand h fra en vannlinje (25) til den sylindriske delen (14) og en metasentrisk høyde (KM) som er gitt som en funksjon av diameteren (D), dypgangen (T) i stille vann, helningsvinkelen (cp) og en variabel del (x) av dypgangen som er et resultat av bevegelsene til den flytende enheten slik at KM = KM(D,T,h,(p,x). Helningsvinkelen (cp) i den øvre seksjonen ligger innenfor området på ±20 % av den optimale helningsvinkelen (cp) som tilfredsstiller
likningen
Alternativt kan denne uttrykkes slik at den optimale helningsvinkelen (cp) i den øvre seksjonen (12) er vinkelen som tilfredsstiller likningen
og der helningsvinkelen i den øvre seksjonen ligger innenfor området på ±20 % av den optimale helningsvinkelen.
Når den øvre seksjonen er tilveiebrakt med en slik helningsvinkel vil den parametriske koblingen mellom hiv og stampe/rulle være frakoblet.
Den øvre seksjonen, sett fra siden, kan være konisk utformet eller alternativt kan den øvre seksjonen, sett fra siden, ha en krum form.
Et horisontalt tverrsnitt av sylinderen på den flytende strukturen, perpendikulært på den langsgående aksen til den flytende strukturen, kan ha en regulær polygonal form, for eksempel en regulær oktogonal form. Alternativt kan det horisontale tverrsnittet til sylinderen på den flytende strukturen, perpendikulært på den langsgående aksen til den flytende strukturen, være sirkulær.
En fremgangsmåte for reduksjon av stampe-/rullebevegelser for en enkelt-sentersylindret, flytende enhet er også tilkjennegjort der den flytende strukturen omfatter en enkelt sentersylinder som har en langsgående senterakse. Den sentrale sylinderen omfatter en nedre hovedseksjon og en øvre seksjon som strekker seg opp fra hovedseksjonen og som har minst én utovervendt side, dvs., vender vekk fra det indre av den flytende enheten og mot omgivelsene, som danner en helningsvinkel ((p) med en vertikal akse. Den øvre seksjonen penetrerer en stille vannoverflate når den flytende enheten er i bruk. Hovedseksjonen av den flytende strukturen har en ekvivalent diameter (D), en dypgang (T) i stille vann slik at det er en avstand h fra en vannlinje (25) til den sylindriske delen (14) og en metasentrisk høyde (KM) som er gitt som en funksjon av diameteren (D), dypgangen (T) i stille vann, helningsvinkelen ((p) og en variabel del (x) av dypgangen som er et resultat av bevegelsene til den flytende enheten (10) slik at KM = KM(D,T,h,cp,x). Helningsvinkelen (cp) på den øvre seksjonen (12) er valgt slik at den ligger innenfor området på ±20 % av den optimale helningsvinkelen ((p) som tilfredsstiller likningen
Den ekvivalente diameteren (D) som er nevnt flere ganger ovenfor er lik den faktiske diameteren dersom hovedseksjonen har et sirkulært tverrsnitt. Dersom tverrsnittet til hovedseksjonen er polygonal blir den ekvivalente diameteren (D) tatt som diameteren i sirkelen som gir det samme arealet som arealet i det faktiske polygonale tverrsnittet.
En ikke-begrensende utførelsesform av foreliggende oppfinnelse vil nå bli ytterligere beskrevet med referanse til figurene der Figur 1 er diskutert ovenfor og viser stabilitetsdiagrammet for Mathieus likning.
Figur 2 viser KM som en funksjon av dypgang for ulike diametere (D).
Figur 3 viser den deriverte av KM-funksjonen som en funksjon av dypgangen (T) for ulike diametere. Figur 4 viser en graf som viser D-T kombinasjoner der den deriverte av KM er lik 0. Figur 5 viser et plott der 8KM(D,T,cp,x) er plottet for flere vinkler som en funksjon av dypgangen (T). Figur 6 viser et plott av helningsvinkelen som ikke vil gi noen variasjon for den metasentriske høyden. Figur 7 viser en sidefremstilling av en flytende enhet ifølge foreliggende oppfinnelse.
Figur 8 viser et tverrsnitt av den flytende enheten vist på figur 7.
Figur 9 viser en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse med helning.
Figur 10 viser et plott der den optimale helningsvinkelen som funksjon av dyptgående er plottet for diametere fra 50 meter til 130 meter i steg på 20 meter.
Vi vil i det følgende diskutere hvordan en design ifølge den patentsøkte oppfinnelsen kan komme inn i Mathieu-ustabilitetsregionen og hvordan den patentsøkte oppfinnelsen løser dette problemet.
Som nevnt er den krevde oppfinnelsen et enkelt sylinderformet design der tverrsnittet fortrinnsvis er i form av en oktogon, men kan også være sirkulært eller generelt i formen av en regulær polygon.
Den oktogonale eller polygonale formen er ikke relevant for vurderingene relatert til foreliggende oppfinnelse, slik at vi i de matematiske uttrykkene nedenfor vil anta at den patentsøkte oppfinnelsen har et sirkulært tverrsnitt med diameter D og dypgang T. Diameteren kan velges slik at n/ 4* D2 vil gi det samme tverrsnittarealet som oktogonen for den faktiske flytende enheten som det gjelder.
En sirkulær sylinder som omfatter en hovedseksjon med et konstant tverrsnitt som funksjon av høyde vil derfor bli overveid.
Den metasentriske høyden, som er avstanden fra kjølen til metasenteret KM, kan skrives:
der KB er avstanden fra kjølen til oppdriftssenteret og BM er den metasentriske høyden som er avstanden fra oppdriftssenteret til metasenteret.
BM er gitt ved det følgende uttrykket:
der I er treghetsmomentet for vannplanarealet, dvs., for en sirkulær vannlinje som betyr at I =7i/64<*>D<4>, og V er deplasement, dvs., V =7i/2<*>D<2*>T.
Ved forenkling av uttrykket kan BM skrives som:
Dette uttrykket kan deriveres med hensyn på T. Da oppnås det følgende:
Dypgangen T som ikke gir noen variasjon for BM er:
Løsning av denne likningen for D/T:
Et plott av den metasentriske parameteren KM som en funksjon av D er vist på figur 2. Legg merke til at variasjoner i KM vil være lik variasjonene i GM fordi GM = KM - KG og KG forblir konstant for en gitt belastningstilstand.
Et plott av den deriverte av KM med hensyn på dypgangen T, dvs.
d(KM)/dT = '/2-D2/(l 6*T2), er vist på figur 3. På figur 3 er variasjonen av KM plottet for flere diametere som en funksjon av dypgangen T.
Som et eksempel blir en flytende enhet med diameter 90 m valgt her, men en flytende enhet som har en annen diameter D vil åpenbart ha ulike resultater.
For en dypgang på 31 meter er verdien lik null (dvs., 8KM(T,90) = 0 på figur 3). For mindre dypgang blir variasjonen større og større numeriske verdier. Det er på det rene at for dypganger under 30 m så er betingelsen for å få Mathieu-ustabilitet til stede fordi parameteren e blir et signifikant tall.
Figur 3 viser også at for hver diameter så er det en dypgang (T) som gir null-verdi for variasjonen KM. Denne sammenhengen er vist på figur 4 der linjen er basert på både en numerisk løsning av 5KM = 0 og likningen D/T = (8) , der begge gir samme resultat.
Det er likevel ikke alltid mulig å designe en flytende enhet med D-T kombinasjoner som vist ovenfor. En diameter på for eksempel 90 m krever en dypgang på omtrent 31 m. I mange situasjoner er ikke dette mulig, men en dypgang på la oss si 21 m vil føre til en situasjon der KM-verdien vil ha en variasjon ved dynamisk variasjon av dypgang. Hvordan dette problemet løses vil bli forklart i detalj.
På figurene 7-9 er det vist en utførelsesform av den patentsøkte flytende enheten 10 med en enkelt sentersylinder 11 som understøtter en dekkstruktur 16. Sentersylinderen 11 omfatter en sylindrisk hovedseksjon 14 med et oktogonalt formet tverrsnitt og en konisk formet øvre seksjon 12 som strekker seg fra toppen av hovedseksjonen og gjennom vannoverflaten 30 med stille vann. Den øvre seksjonen 12 omfatter utovervendte sider 13 som vender mot omgivelsene. På toppen av den øvre seksjonen 12 er den flytende enheten tilveiebrakt med dekkstrukturen 16. Normalt vil de utovervendte sidene 13 av den konisk formede øvre seksjonen 12 være skrådd utover fra den langsgående aksen 22 i retningen oppover, men som forklart nedenfor er ikke dette alltid tilfellet. Den flytende strukturen kan være tilveiebrakt med en moonpool 18 som strekker seg gjennom hovedseksjonen 14 og den øvre seksjonen 12.
På figur 8 er hovedseksjonen 14 og den øvre seksjonen 12 vist å ha et tverrsnitt normalt på den flytende enhetens 10 langsgående akse 22 som har en regulær oktogonal form med sideflater 20. Formen på tverrsnittet kan likevel også være sirkulært eller av en regulær polygonal form forskjellig fra oktogonal. Fordelen med å benytte en polygonal form er at flate plater heller enn krumme plater kan benyttes i produksjonen av sentersylinderen 11 på den flytende enheten 10 som er enklere og billigere enn å benyttet krumme plater. I tillegg bidrar hjørnene 21 som dannes der to sideflater 20 er føyd sammen til dempingen av den flytende enheten.
Ved å tilveiebringe den flytende enheten med den øvre koniske seksjonen 12 som penetrerer den stille vannoverflaten 30, dvs., den konisk formede øvre seksjonen 12 strekker seg over og under vannoverflaten, så kan stampe-/rullebevegelsene og hiv-bevegelsene til den flytende enkeltsylinderenheten frakobles. Helningsvinkelen cp som de utovervendte sidene 13 på den koniske øvre seksjonen 12 danner med den langsgående aksen (dvs., generelt med en vertikal linje) er vist på figurene 7 og 9. Størrelsen på helningsvinkelen cp er avhengig av hoveddelene på den flytende enheten 10 slik dette vil bli forklart nedenfor.
Med referanse til figur 9 er avstanden fra vannlinjen 25 til den sylindriske delen «h». Den koniske øvre seksjonen 12 vil også strekke seg en avstand over vannlinjen, fortrinnsvis minst avstanden «h».
Det er mulig å utvikle et uttrykk for en metasentrisk parameter KM ved å ta hensyn til helningen i den koniske øvre seksjonen 12. Hovedbidraget fra helningen er at den øker vannlinje-treghetsmomentet, men den vil også påvirke deplasementet og den vertikale posisjonen til oppdriftssenteret.
Ved å lage helningen som en seksjon av en kjegle kan både KB- og BM-verdiene beregnes. Generelt kan man definere KM som en funksjon av de følgende parameterne:
der D er den ekvivalente diameteren til enheten som forklart ovenfor, dvs., dersom tverrsnittet av den flytende enheten er polygonalt formet (for eksempel som en oktogon), velges diameteren slik at 7t/4*D2 gir det samme tverrsnittarealet som polygonen til den faktiske flytende enheten det dreier seg om.
T er den statiske (stille vann) dypgangen,
<D er helningsvinkelen som må finnes,
x representerer den vertikale bevegelsen fra den opprinnelige dypgangen som et resultat av bevegelsene til den flytende enheten.
Den deriverte av uttrykket for KM kan nå finnes:
Den resulterende funksjonen kan plottes som vist på figur 5 der variasjonen i KM-verdien 5KM(D,T,cp,x) er plottet for fire helningsvinkler og som en funksjon av dypgangen T. Igjen, som et eksempel, er D = 90 m i alle fire tilfeller. Slik det fremgår av figur 5 vil det normalt være mulig å finne en verdi for helningsvinkelen (p som vil føre til 8KM(D,T,cp,x) = 0 for enhver kombinasjon av diameter D og dypgang T.
Den optimale helningsvinkelen kan finnes for enhver ønskelig dypgang, men i eksempelet nedenfor er en verdi x = 0 valgt, dvs., dypgangen i stille vann, ettersom dette anses som den mest korrekte dypgangen. Det vil være mulig å løse ligningen 5KM(D,T,(p,x) = 0 for mange ulike verdier av dypgangen og et tilsvarende antall varierende helningsvinkler vil bli funnet. Resultatet vil være at den øvre delen 12 av den flytende enheten ikke lenger vil være konisk formet, men heller ha en krum form tilsvarende en sjampagneflaske opp ned. Denne tilnærmingen vil teoretisk være den mest korrekte formen på den øvre seksjonen 12, men fordi den øvre seksjonen 12 i dette tilfellet vil ha en dobbelt-krum form vil den øvre seksjonen både være vanskelig og dyr å fremstille. For praktiske formål kan derfor en konstant verdi for dypgangen velges, for eksempel x = 0, hvorved en konisk formet øvre seksjon 12 er resultatet som har en helningsvinkel tilsvarende den valgte verdien for dypgangen.
Løsning av likningen 5KM(D,T,<q>),x) = 0 med hensyn på helningsvinkelen cp, dvs., verdien x er satt til null, gir helningsvinkelen som vil sikre at KM ikke varierer (og dermed også GM). Dermed er den parametriske koblingen mellom hiv-bevegelser og stampe-/rullebevegelser frakoblet.
På figur 6 er resultatet av løsning av likningen 5KM(D,T,cp,x) = 0 for en diameter på 90 m vist. Slik det fremgår av figur 6, for en dypgang T = 20 m, så bør en helningsvinkel cp~23° velges for å sikre frakobling av hiv- og stampe-/rullebevegelser. Det er på det rene at verdier noe over eller under helningsvinkelen for en gitt diameter og dypgang også vil fungere, om ikke like godt som den optimale verdien. I eksemplet ovenfor vil den mest optimale verdien for helningsvinkelen være omtrent 23°, men helningsvinkler i området på omtrent ± 20 % av den mest optimale helningsvinkelen kan anses som anvendelige, dvs., i dette eksemplet bør helningsvinkelen i det minste falle innenfor området på omtrent 18° - 28°.
Det skal også bemerkes at i eksemplet ovenfor, for dypganger større enn omtrent 32-33 m (når diameteren er 90 m), så er helningsvinkelen negativ. Dette betyr at den koniske øvre seksjonen 12 bør være skrådd mot den langsgående aksen, dvs., med en gradvis avtagende diameter i retningen oppover av den langsgående aksen, for å sikre frakobling av hiv- og stampe-/rullebevegelser.
Som forklart er tendensen til å få Mathieu-bevegelser avhengig av D/T-forholdet, men det er mulig å definere en helningsvinkel i vannlinjeområdet som vil føre til ingen variasjon i GM-stivhet og dermed ingen drivkrefter for parametrisk kobling mellom hiv- og stampe-/rullebevegelser for enhver kombinasjon av D og T.
Helningsvinkelen som er nødvendig for å oppnå dette er definert ved den matematiske likningen gitt ovenfor som også er gitt i mer detalj i appendikset nedenfor.
I det etterfølgende skal det beskrives i mer detalj hvordan helningsvinkelen (p kan beregnes med henvisning til figurene 5 og 9-10. Beregningen er foretatt med beregningsverktøyet MathCad® og formlene er hentet fra dette programmet. I eksemplet er det brukt som utgangspunkt D = 90m (diameter), T = 30 (operasjonelt dyptgående), cp = 20° (helningsvinkel), h = 5 (distanse mellom parallell del og arbeidsvannlinje).
Videre fra figurene:
Ny diameter når enheten er forflyttet x meter fra operasjonelt dyptgående:
Høyden til de to kjeglene som definerer kjeglesegmentet:
Volum som funksjon av geometri og bevegelse amp(x) fra statisk vannlinje:
Vertikalt oppdriftssenter (KB eller VCB):
Treghetsmoment til forskjøvet vannlinje:
Metasentrisk høyde (BM):
Total metasentrisk høyde:
Variasjon av KM som funksjon av dyptgående for forskjellige helningsvinkler. Deriverer KM-funksjonen for å finne variasjonen som funksjon av x:
Starter en sløyfe for dyptgående fra 20 til 40 meter i steg på 1 meter:
Plotter funksjonen for flere helningsvinkler for å vise at det er mulig å finne en helningsvinkel som passerer gjennom 0. Plottene er laget for en diameter på D = 90 og cp:=20°,92:=30°, tp3:=10° og cp4:= 1 °. Plottene er vist på figur 10 hvor den deriverte av KM som funksjon av dyptgående for disse helningsvinklene er vist.
Starter så en sløyfe for diametere fra 50 meter til 130 meter i steg på 20 meter: j:=0..4 Løser ligningen
for å finne vinkelen som gir den deriverte av KM = 0. Et plot av den optimale helningsvinkelen som funksjon av dyptgående, med diametere fra 50m til 130m i steg på 20m, er vist på figur 11.

Claims (7)

1. Flytende enhet (10) omfattende en enkelt sentersylinder (11) som har en langsgående senterakse (22), der sentersylinderen omfatter en nedre hovedseksjon (14) og en øvre seksjon (12) som strekker seg opp fra hovedseksjonen (14) og som har minst én utovervendt side (13) som danner en helningsvinkel (cp) med en vertikal akse (22) og der den øvre seksjonen (12) penetrerer en stille vannoverflate (30) når den flytende enheten er i bruk, der hovedseksjonen (14) av den flytende strukturen (10) ytterligere har en ekvivalent diameter (D), en dypgang (T) for stille vann slik at det er en avstand h fra en vannlinje (25) til den sylindriske delen (14) og en metasentrisk høyde (KM) som er gitt som en funksjon av diameteren (D), dypgangen (T) i stille vann, helningsvinkelen (cp) og en variabel del (x) av dypgangen som er et resultat av bevegelsene til den flytende enheten (10), slik at KM = KM(D,T,h,cp,x), karakterisert vedat helningsvinkelen (cp) til den øvre seksjonen (12) ligger innenfor et område på ±20 % av den optimale helningsvinkelen (cp), der den optimale helningsvinkelen tilfredsstiller likningen
2. Flytende enhet ifølge krav 1, karakterisert vedat den øvre seksjonen (12) har en utovervendt side (13) som, sett fra siden, er konisk formet.
3. Flytende enhet ifølge krav 1, karakterisert vedat den øvre seksjonen (12) har en utovervendt side (13) som, sett fra siden, har en krum form.
4. Flytende enhet ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert vedat et horisontalt tverrsnitt av sylinderen (11) på den flytende strukturen (10), perpendikulært på den langsgående aksen (22) til den flytende strukturen (10), har en regulær, polygonal form.
5. Flytende enhet ifølge ett av kravene 1-4, karakterisert vedat et horisontalt tverrsnitt av sylinderen (11) på den flytende strukturen (10), perpendikulært på den langsgående aksen (22) til den flytende strukturen (10), har en regulær oktogonal form.
6. Flytende enhet ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert vedat et horisontalt tverrsnitt av sylinderen (11) på den flytende strukturen (10), perpendikulært på den langsgående aksen (22) til den flytende strukturen (10), er sirkulært.
7. Fremgangsmåte for reduksjon av stampe-/rullebevegelser til en enkeltsentersylinder flytende enhet (10) omfattende en enkelt sentersylinder (11) som har en langsgående senterakse (22), der den sentrale sylinderen omfatter en nedre hovedseksjon (14) og en øvre seksjon (12) som strekker seg opp fra hovedseksjonen (14) og har minst én utovervendt side (20) som danner en helningsvinkel (cp) med den langsgående aksen (22) og der den øvre seksjonen (12) penetrerer en stille vannoverflate (30) når den flytende enheten er i bruk, der hovedseksjonen (14) av den flytende strukturen (10) ytterligere har en ekvivalent diameter (D), en dypgang (T) for stille vann slik at det er en avstand h fra en vannlinje (25) til den sylindriske delen (14) og en metasentrisk høyde (KM) som er gitt som en funksjon av diameteren (D), der dypgangen (T) for stille vann, helningsvinkelen (cp) og en variabel del (x) av dypgangen som er et resultat av bevegelsene til den flytende enheten (10), slik at KM = KM(D,T,h,(p,x),karakterisert vedat helningsvinkelen (cp) til den øvre seksjonen (12) er valgt slik at den ligger innenfor et område på ±20 % av den optimale helningsvinkelen (cp), hvor den optimale helningsvinkelen tilfredsstiller likningen
NO20130081A 2013-01-11 2013-01-11 Flytende enhet og fremgangsmåte for å redusere stampe og rullebevegelser til en flytende enhet NO339535B1 (no)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130081A NO339535B1 (no) 2013-01-11 2013-01-11 Flytende enhet og fremgangsmåte for å redusere stampe og rullebevegelser til en flytende enhet
CN201480012879.XA CN105026252A (zh) 2013-01-11 2014-01-08 浮动单元和减小浮动单元的升沉和侧倾/翻动运动的方法
PCT/EP2014/050208 WO2014108432A1 (en) 2013-01-11 2014-01-08 Floating unit and a method for reducing heave and pitch/roll motions of a floating unit
BR112015016782A BR112015016782A2 (pt) 2013-01-11 2014-01-08 unidade flutuante e método para reduzir movimentos de suspiro e a inclinação / rotação de uma unidade flutuante

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130081A NO339535B1 (no) 2013-01-11 2013-01-11 Flytende enhet og fremgangsmåte for å redusere stampe og rullebevegelser til en flytende enhet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20130081A1 NO20130081A1 (no) 2014-07-14
NO339535B1 true NO339535B1 (no) 2016-12-27

Family

ID=49949665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20130081A NO339535B1 (no) 2013-01-11 2013-01-11 Flytende enhet og fremgangsmåte for å redusere stampe og rullebevegelser til en flytende enhet

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN105026252A (no)
BR (1) BR112015016782A2 (no)
NO (1) NO339535B1 (no)
WO (1) WO2014108432A1 (no)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2538275B (en) 2015-05-13 2018-01-31 Crondall Energy Consultants Ltd Floating production unit and method of installing a floating production unit
CN109850086B (zh) * 2019-03-20 2020-01-03 鲁东大学 一种浮动式海上平台抗海浪稳定装置
CN110155263B (zh) * 2019-06-05 2021-01-26 中国海洋石油集团有限公司 一种圆筒形半潜式钻井平台
CN114275110B (zh) * 2021-12-28 2023-05-19 谢沛鸿 一种水母冰山式的海中建筑结构
CN116502570B (zh) * 2023-06-30 2023-09-19 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所 一种超高速飞行器纵横向耦合运动稳定性分析方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2771617A (en) * 1952-11-28 1956-11-27 Howard T Jeandron Means for mooring and refueling boats, seaplanes, and the like
US20040240946A1 (en) * 2001-10-22 2004-12-02 Ope Technology, Llc Floating platform with separators and storage tanks for LNG and liquid gas forms of hydrocarbons
US20090126616A1 (en) * 2007-01-01 2009-05-21 Nagan Srinivasan Offshore floating production, storage, and off-loading vessel for use in ice-covered and clear water applications
US20120132122A1 (en) * 2009-11-08 2012-05-31 Ssp Technologies, Inc. Stable offshore floating depot

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4434741A (en) * 1982-03-22 1984-03-06 Gulf Canada Limited Arctic barge drilling unit
US6761508B1 (en) * 1999-04-21 2004-07-13 Ope, Inc. Satellite separator platform(SSP)
NO319971B1 (no) 2001-05-10 2005-10-03 Sevan Marine As Offshore-plattform for boring etter eller produksjon av hydrokarboner
NO336984B1 (no) * 2008-05-09 2015-12-07 Sevan Marine As Flytende plattform og fremgangsmåte for operasjon derav
US8251003B2 (en) * 2009-11-08 2012-08-28 Ssp Technologies, Inc. Offshore buoyant drilling, production, storage and offloading structure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2771617A (en) * 1952-11-28 1956-11-27 Howard T Jeandron Means for mooring and refueling boats, seaplanes, and the like
US20040240946A1 (en) * 2001-10-22 2004-12-02 Ope Technology, Llc Floating platform with separators and storage tanks for LNG and liquid gas forms of hydrocarbons
US20090126616A1 (en) * 2007-01-01 2009-05-21 Nagan Srinivasan Offshore floating production, storage, and off-loading vessel for use in ice-covered and clear water applications
US20120132122A1 (en) * 2009-11-08 2012-05-31 Ssp Technologies, Inc. Stable offshore floating depot

Also Published As

Publication number Publication date
BR112015016782A2 (pt) 2017-07-11
NO20130081A1 (no) 2014-07-14
WO2014108432A1 (en) 2014-07-17
CN105026252A (zh) 2015-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO339535B1 (no) Flytende enhet og fremgangsmåte for å redusere stampe og rullebevegelser til en flytende enhet
CN103517850B (zh) 柱型浮体结构物
JP7053663B2 (ja) 浮体式海洋プラットフォーム
CN103402865B (zh) 一种环形浮体及消除浮体升沉运动的方法
DK2997257T3 (en) PROCEDURE FOR OPERATING A WINDOW ENERGY INSTALLATION AND A WINDOW ENERGY INSTALLATION
JP6026197B2 (ja) 浮体構造物およびその動揺低減装置
JP6366124B2 (ja) 浮体構造物
CN103492261A (zh) 晃动防止装置及晃动防止方法
Xu A new semisubmersible design for improved heave motion, vortex-induced motion and quayside stability
KR20110029258A (ko) 해양구조물의 횡동요 저감 장치
JP2016040145A (ja) 姿勢安定装置付スパーブイ
CN102141775B (zh) 深海平台系泊系统参激-内共振耦合振动分析与控制方法
Jameel et al. Nonlinear dynamic response of tension leg platform under environmental loads
KR101138752B1 (ko) 해상부유물의 동요 방지장치
Fredriksen et al. Comparison of global response of a 3-span floating suspension bridge with different floater concepts
KR20170034230A (ko) 구조물의 동요를 저감하기 위한 장치 및 이를 포함하는 구조물
CN102433867B (zh) 深水半潜式钻井平台或采油平台设计方法
Voogt et al. Mean and low frequency roll for semi-submersibles in waves
Beelen et al. Bubble screening in lifting flows and its effect on cavitation inception
CN110641641A (zh) 一种仿生阻尼减摇装置
Voges et al. Craneless upending of large offshore monopiles using a specialised floater
Baniela Roll motion of a ship and the roll stabilising effect of bilge keels
KR20150066045A (ko) 선박의 복선 계류용 펜더
Jung et al. Floating Stability During Installation of Gravity Base Structures
Neves et al. An Investigation on Head-Sea Parametric Rolling for Two Fishing Vessels

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees