RU2200110C1

RU2200110C1 - Floating off-shore platform

Info

Publication number: RU2200110C1
Application number: RU2002113315A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Виленский; И.К. Бородай; Н.Н. Рахманин; В.М. Пашин; О.П. Орлов; Р.И. Кильдеев
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2003-03-10

Abstract

FIELD: shipbuilding; building of floating off-shore platforms. SUBSTANCE: proposed platform is provided with above-water structure which is supported by one or several vertical pillars. Each pillar has body of arbitrary form, designer s waterline of any configuration and center of gravity located below center of buoyancy. Body of pillar above and below designer s waterline has section whose height is equal to double amplitude of wave of maximum swell of water basin; it is made in form of body narrowing upward; its outer surface is inclined to vertical axis of pillar. Magnitude of double angle of inclination ranges from 10 to 140 deg. Above-water structure is located on one and more pillars supported by above-water pontoon. EFFECT: reduction of ship s motions; enhanced stability. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов проектирования и создания плавучих морских платформ, расположенных на вертикальных опорных колоннах, обладающих малой угловой параметрической качкой на волнении, а именно качкой, вызванной изменением ключевого параметра колебательной системы "платформа на волнении" - ее остойчивости. The invention relates to the field of shipbuilding and relates to the design and creation of floating offshore platforms located on vertical support columns having a small angular parametric pitching on a wave, namely pitching caused by a change in the key parameter of the vibrational platform-on-wave system - its stability.

Известна плавучая морская платформа, включающая верхнее строение с оборудованием, расположенное на одной или более вертикальных опорных колоннах неизменной формы по высоте, центр тяжести которых расположен ниже центра величины. В подводной части опорная колонна имеет выступающие элементы в виде форменных конструкций, обладающих большим вихревым сопротивлением и способствующим тем самым снижению угловой параметрической качки морской платформы, (см. Albaugh E.K., Nutter Т. (2000) "2000 Worldwide Survey of Deepwater Production Solution". Offshore Magazine, September, Application Table by Mustang Engineering, Inc.), принята за прототип. Known floating offshore platform, including the upper structure with equipment located on one or more vertical support columns of constant shape in height, the center of gravity of which is located below the center of magnitude. In the underwater part, the support column has protruding elements in the form of shaped structures with high eddy resistance and thereby reducing the angular parametric pitching of the offshore platform (see Albaugh EK, Nutter T. (2000) "2000 Worldwide Survey of Deepwater Production Solution". Offshore Magazine, September, Application Table by Mustang Engineering, Inc.), adopted as a prototype.

Недостатком такой морской платформы при ее эксплуатации является то, что эффективность демпфирующих конструктивных элементов проявляется лишь при высоких частотах колебаний платформы, которые возникают при действии коротких волн, не приводящих к опасной раскачке. Вместе с тем, на длинных волнах платформа может оказаться в опасном резонансном режиме, что и приводит к усилению качки, а на выступающих частях опорной колонны, демпфирующих качку, на волнении могут возникнуть возмущающие силы, также приводящие к ее усилению. Таким образом, в реальных условиях волнения на опасных для морской платформы длинных волнах не будет обеспечиваться умерение ее качки. The disadvantage of such an offshore platform during its operation is that the effectiveness of the damping structural elements is manifested only at high vibrational frequencies of the platform, which occur under the action of short waves that do not lead to dangerous buildup. At the same time, at long waves, the platform may end up in a dangerous resonance mode, which leads to amplification of the pitching, and on the protruding parts of the support column damping the pitching, perturbing forces can arise on the waves, also leading to its amplification. Thus, under real conditions of unrest at long waves dangerous for the offshore platform, its rolling will not be moderate.

Задачей изобретения является умерение угловой параметрической качки морской платформы за счет придания особой формы, благоприятной для уменьшения амплитуды качки, ее вертикальной опорной колонне (колоннах) на волнении. The objective of the invention is to moderate the angular parametric rolling of the offshore platform by imparting a special shape favorable to reduce the amplitude of the rolling, its vertical support column (columns) on a wave.

Для этого в известной плавучей морской платформе, включающей надводное верхнее строение, расположенное по меньшей мере на одной вертикальной опорной колонне, имеющей корпус произвольной формы, конструктивную ватерлинию (КВЛ) произвольной конфигурации и центр тяжести, расположенный ниже центра величины, корпус вертикальной опорной колонны в районе конструктивной ватерлинии выше и ниже нее содержит участок общей протяженностью, равной по меньшей мере удвоенной значительной амплитуде волны максимального расчетного волнения акватории, представляющий собой сужающееся вверх от сечения к сечению опорной колонны тело, наружная поверхность которого по периметру выполнена наклоненной в сторону вертикальной оси опорной колонны. To do this, in a known floating offshore platform, including a surface top structure located on at least one vertical support column having an arbitrary shape housing, a waterline of arbitrary configuration and a center of gravity located below the center of magnitude, a vertical support column housing in the region the structural water line above and below it contains a section with a total length equal to at least twice the significant amplitude of the wave of the maximum design wave of the water area, which is a body tapering upward from the section to the section of the support column, the outer surface of which along the perimeter is inclined toward the vertical axis of the support column.

Кроме того, удвоенный угол наклона к вертикальной оси опорной колонны наружной поверхности сужающегося вверх тела составляет 10-140^o.In addition, doubled the angle of inclination to the vertical axis of the support column of the outer surface of the tapering upward body is 10-140 ^o .

Кроме того, надводное верхнее строение расположено на двух и более вертикальных опорных колоннах, опертых по меньшей мере на один подводный понтон. In addition, the surface top structure is located on two or more vertical support columns supported by at least one underwater pontoon.

Выполнение участка вертикальной опорной колонны в районе конструктивной ватерлинии в виде сужающегося кверху тела, наружная поверхность которого по периметру наклонена в сторону вертикальной оси опорной колонны, позволяет исключить изменение остойчивости морской плавучей платформы вследствие того, что у сужающегося вверх тела при вертикальной качке происходит уменьшение момента инерции площади мгновенной ватерлинии при погружении в волну, и возрастание - при всплытии. The execution of the section of the vertical support column in the area of the structural waterline in the form of a body tapering upwards, the outer surface of which is inclined along the perimeter towards the vertical axis of the support column, eliminates the change in the stability of the sea floating platform due to the fact that the moment of inertia decreases in the body tapering upward during vertical rolling the area of the instantaneous waterline when immersed in a wave, and increase - when surfaced.

Протяженность сужающегося вверх участка вертикальной опорной колонны, равной по меньшей мере удвоенной значительной амплитуде волны максимального расчетного волнения акватории, выбирается из условия учета максимально возможных перемещений в реальных условиях волн относительно вертикальной опорной колонны. The length of the section of the vertical support column tapering upward, equal to at least twice the significant amplitude of the wave of the maximum design wave of the water area, is selected from the condition for taking into account the maximum possible displacements in real wave conditions relative to the vertical support column.

При этом под значительной амплитудой волны максимального расчетного волнения акватории понимается амплитуда, имеющая обеспеченность (вероятность превышения), равную 13,5%. In this case, the significant amplitude of the wave of the maximum design wave of the water area is understood as the amplitude having security (probability of exceeding) equal to 13.5%.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена плавучая морская платформа, расположенная на одной опорной колонне типа SPAR, на фиг. 2 - вертикальная колонна морской платформы с сужающимся участком предложенной формы. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a floating offshore platform located on one SPAR support column; FIG. 2 - a vertical column of an offshore platform with a tapering section of the proposed shape.

Плавучая морская платформа включает надводное верхнее строение 1, расположенное на вертикальной опорной колонне 2. В верхней части опорной колонны 2 в районе ее конструктивной ватерлинии 3, имеется участок l, примерно симметрично расположенный выше и ниже КВЛ, представляющий собой вверх сужающееся от сечения к сечению опорной колонны тело 4, у которого наружная поверхность 5 наклонена в сторону вертикальной оси опорной колонны 2. Общая протяженность участка l, занимаемого телом 4, составляет не менее удвоенной значительной амплитуды волны максимального расчетного волнения, выбранной для акватории эксплуатации морской платформы. The floating offshore platform includes an upper surface structure 1 located on a vertical support column 2. In the upper part of the support column 2 in the region of its structural waterline 3, there is a section l approximately symmetrically located above and below the waterline, which is tapering upward from the section to the section of the support columns body 4, whose outer surface 5 is inclined toward the vertical axis of the support column 2. The total length of the portion l occupied by body 4 is not less than twice the significant amplitude of the wave ma maximum design wave selected for the offshore platform exploitation area.

Удвоенный угол наклона вертикальной оси опорной колонны наружной поверхности сужающегося вверх тела составляет 10-140^o.Double the angle of inclination of the vertical axis of the support column of the outer surface of the tapering upward body is 10-140 ^o .

Морская платформа работает следующим образом. The offshore platform works as follows.

При вертикальной качке платформы на волнении вследствие погружения вертикальной опорной колонны относительно волны происходит, с одной стороны, увеличение ее объемного водоизмещения, с другой - уменьшение момента инерции площади ватерлинии вследствие наклона наружной поверхности в такой степени, что результирующий коэффициент остойчивости платформы, определяемый произведением водоизмещения на начальную остойчивость, остается без изменения. При всплытии платформы, наоборот - водоизмещение уменьшается, а момент инерции площади ватерлинии увеличивается таким образом, что коэффициент остойчивости не меняется. Сохранение коэффициента остойчивости платформы в реальных условиях волнения практически неизменным исключает возможность возникновения параметрической угловой качки или приводит к ее существенному снижению. During vertical rolling of the platform on a wave due to the immersion of the vertical support column relative to the wave, on the one hand, its volumetric displacement increases, on the other hand, the moment of inertia of the waterline area decreases due to the inclination of the outer surface to such an extent that the resulting platform stability coefficient, determined by the product of the displacement by initial stability remains unchanged. When the platform ascends, on the contrary, the displacement decreases, and the moment of inertia of the waterline area increases in such a way that the stability coefficient does not change. Preservation of the stability coefficient of the platform under real wave conditions virtually unchanged eliminates the possibility of the occurrence of parametric angular pitching or leads to its significant reduction.

Как показывают результаты испытаний на волнении моделей платформ с вертикальными опорными колоннами, использование предлагаемого сужения ее вверх приводит к существенному, в 3-5 раз, снижению угловой параметрической качки на волнении по сравнению с объектами, колонны которых не имеют такого сужения. As the results of tests on waves of models of platforms with vertical support columns show, the use of the proposed narrowing it up leads to a significant, 3-5 times, decrease in the angular parametric pitching on waves compared to objects whose columns do not have such a narrowing.

Claims

1. A floating offshore platform comprising a surface top structure located on at least one vertical support column having an arbitrary shape housing, a design waterline of arbitrary configuration and a center of gravity located below the center of magnitude, characterized in that the housing of the vertical support column in the structural region the waterline, above and below it, contains a section with a total length equal to at least twice the significant amplitude of the wave of the maximum design wave of the water area, which is a body tapering upward from section to section, the outer surface of which is made inclined to the vertical axis of the support column.

2. The floating offshore platform according to claim 1, characterized in that the doubled angle of inclination to the vertical axis of the support column forming the outer surface of the tapering body is 10-140 ^o .

3. A floating offshore platform according to claim 1 or 2, characterized in that its surface upper structure is located on two or more vertical support columns supported by at least one underwater pontoon.