dexie_Platform_2010Fall_05_平台总体性能

1、 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 1第五章第五章平台总体性能平台总体性能 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 2第一节第一节概概 述述 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 3移动式平台的总体性能移动式平台的总体性能包括面很广包括面很广完整稳性完整稳性破损稳性破损稳性

2、坐底稳性坐底稳性沉浮稳性沉浮稳性最小干舷最小干舷平台在波浪中的运动平台在波浪中的运动平台稳性平台稳性载重线载重线中国船级社中国船级社,海上移动平台入级与建造规范海上移动平台入级与建造规范, 2005 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 4为了使有关的技术性能得到较好的综合处理，设计者必须把握为了使有关的技术性能得到较好的综合处理，设计者必须把握以下几点：以下几点：q根据平台的具体使用要求，弄清哪些性能根据平台的具体使用要求，弄清哪些性能是必须保证的？哪些是力求提高的？抓住主是必须保证的

3、？哪些是力求提高的？抓住主要矛盾。要矛盾。q为了达到设计的目标，弄清应采取哪些技为了达到设计的目标，弄清应采取哪些技术措施加以保证？术措施加以保证？q弄清楚平台总体性能与主尺度、总布置等弄清楚平台总体性能与主尺度、总布置等关系。在构思总体方案时就对技术性能进关系。在构思总体方案时就对技术性能进行分析和估算。行分析和估算。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 5完整稳性完整稳性破舱稳性破舱稳性坐底稳性坐底稳性沉浮稳性沉浮稳性坐底式坐底式自升式自升式柱稳柱稳( (半潜半潜) )式式 (坐底

4、作业时坐底作业时) (坐底作业时坐底作业时)中国船级社中国船级社,海上移动平台入级与建造规范海上移动平台入级与建造规范, 2005 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 6由于它的使用特点，平台不能像船那样避开严劣的海洋环境，尤其在作由于它的使用特点，平台不能像船那样避开严劣的海洋环境，尤其在作业期间，平台不能轻易撤离井位。因此，它们必须具有抵抗风暴的能力。业期间，平台不能轻易撤离井位。因此，它们必须具有抵抗风暴的能力。因此，对于移动式平台，因此，对于移动式平台，稳性稳性是至关重要的。它

5、们与移动式平台的使用是至关重要的。它们与移动式平台的使用性能和安全性能有着密切的联系。性能和安全性能有着密切的联系。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 7与常规船舶相比，移动式平台的结构型式比较特殊，因此计算与常规船舶相比，移动式平台的结构型式比较特殊，因此计算方法较之船舶静力学中所述的方法有所不同。方法较之船舶静力学中所述的方法有所不同。q由于移动式平台的长度和宽度比较接近，而且在海上将受由于移动式平台的长度和宽度比较接近，而且在海上将受到各种风浪的作用。所以平台稳性不能像常规船那

6、样只校核到各种风浪的作用。所以平台稳性不能像常规船那样只校核横向稳性，而应考虑平台在不同风向时的稳性。横向稳性，而应考虑平台在不同风向时的稳性。q平台稳性校核计算工作量相对大，包括：平台稳性校核计算工作量相对大，包括：q各种倾斜方向各种倾斜方向q各种状态各种状态恢复力臂、风倾力臂、进水角恢复力臂、风倾力臂、进水角q破舱稳性是稳性校核的要点。破舱稳性是稳性校核的要点。q 规范对平台破舱稳性的要求也比较高。规范对平台破舱稳性的要求也比较高。q 平台内部舱室的划分比常规船复杂。平台内部舱室的划分比常规船复杂。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计

7、原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 8坐标系坐标系q 稳性计算的坐标系可以沿用船舶计算的坐标系。稳性计算的坐标系可以沿用船舶计算的坐标系。q 由于移动式平台的结构型式各不相同，且与船有较大差别，故由于移动式平台的结构型式各不相同，且与船有较大差别，故应根据平台的具体结构型式确定坐标系。应根据平台的具体结构型式确定坐标系。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 9坐标系坐标系自升式平台自升式平台XYZXOO坐标原点坐标原点O交点交点平台纵中剖面平台纵中剖面平台横中剖面平

8、台横中剖面平台基面平台基面X轴指向首部为正轴指向首部为正Y轴指向左舷为正轴指向左舷为正(不同于船的坐标系不同于船的坐标系)Z轴指向上为正轴指向上为正 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 10坐标系坐标系自升式平台自升式平台XYZXOOXWYW为了计算平台在不同风向角的稳性，为了计算平台在不同风向角的稳性，需建立另一个坐标系需建立另一个坐标系(XW, YW,Z)XW轴与风向一致；轴与风向一致；XW轴与轴与X轴的夹角即轴的夹角即风向角风向角 。两种坐标系的关系为两种坐标系的关系为sinco

9、sYXXWcossinYXYW 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 11坐标系坐标系半潜式平台半潜式平台ZXXYXWYWOO 为了计算平台在不同风向角的稳性，为了计算平台在不同风向角的稳性，需建立另一个坐标系需建立另一个坐标系(XW, YW,Z)XW轴与风向一致；轴与风向一致；XW轴与轴与X轴的夹角即轴的夹角即风向角风向角 。两种坐标系的关系为两种坐标系的关系为sincosYXXWcossinYXYW 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平

10、台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 12静水力要素静水力要素静水力要素内容静水力要素内容(1) 排水体积排水体积 和排水量和排水量 (2) 浮心坐标浮心坐标(XB, YB, ZB)(3) 水线面面积水线面面积AW及漂心坐标及漂心坐标(XF, YF)(4) 每厘米吃水吨数每厘米吃水吨数TPC(5) 横稳心半径横稳心半径BM及纵稳心半径及纵稳心半径BML 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 13静水力要素静水力要素对于某一水线，可以先分别计算单个几何体的各要素，然

11、后再计算整个平对于某一水线，可以先分别计算单个几何体的各要素，然后再计算整个平台的净水力要素。台的净水力要素。静水力要素计算的总体思路静水力要素计算的总体思路由于一般移动式平台的水下形状都是由不同几何体组合而成。因此，静由于一般移动式平台的水下形状都是由不同几何体组合而成。因此，静水力要素的计算也不同于船舶。水力要素的计算也不同于船舶。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 14排水体积排水体积 和排水量和排水量 静水力要素静水力要素 jniijV1 jjj 为水线的编号为水线的编号i

12、为第为第 j 根水线下几何体的编号根水线下几何体的编号Vi 为第为第 j 根水线下第根水线下第i个几何体的排水体积个几何体的排水体积排水体积排水体积排水量排水量 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 151 12 23 34 4j=11 12 23 34 4j=2 111432166VVV 2244326VV静水力要素静水力要素 jniijV1 jj举例举例排水体积排水体积 和排水量和排水量 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解

13、德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 16浮心坐标浮心坐标(XB, YB, ZB)静水力要素静水力要素jniiijBXVX1jniiijBYVY1jniiijBZVZ1Xi Yi Zi为第为第i个几何体的排水体积的形心坐标。个几何体的排水体积的形心坐标。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 17水线面面积水线面面积AW和漂心坐标和漂心坐标(XF, YF)静水力要素静水力要素jniWijWAA1水线面面积水线面面积漂心坐标漂心坐标jWniFiWijFAXAX1jWniFiWi

14、jFAYAY1AWi 为第为第 j 根水线下第根水线下第i个几何体的水线面面积个几何体的水线面面积XFi YFi 为为AWi的漂心坐标的漂心坐标 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 181 12 23 34 4j=11 12 23 34 4j=2111WWAAAw1Aw22226WWAA静水力要素静水力要素jniWijWAA1水线面面积水线面面积AW和漂心坐标和漂心坐标(XF, YF)举例举例 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原

15、理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 19每厘米吃水吨数每厘米吃水吨数TPC静水力要素静水力要素100TPCjWjA 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 20横稳心半径横稳心半径BM和纵稳心半径和纵稳心半径BML静水力要素静水力要素jjAYIBMW2FOXjjAXIBMW2FOYL横稳心半径横稳心半径纵稳心半径纵稳心半径IOX IOY为第为第 j 根水线面积对根水线面积对X轴和轴和Y周的惯性矩周的惯性矩 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平

16、台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 21静水力曲线静水力曲线静水力要素静水力要素将静水力要素值绘制成将静水力要素值绘制成静水力曲线静水力曲线，这是反映平台性能的技术文件之一。，这是反映平台性能的技术文件之一。只要给出了平台某一工况的排水量只要给出了平台某一工况的排水量 (根据根据 可从静水力曲线上得到可从静水力曲线上得到 BM和和ZB)、重心高重心高ZG和自由液面修正和自由液面修正 h，就可以得出该工况的初稳性高：就可以得出该工况的初稳性高：GBZZBMhhhh以及经自由液面修正后的以及经自由液面修正后的初稳性高：初稳性高： 船舶与海洋工程学船舶与海

17、洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 22第二节第二节完整稳性完整稳性 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 231.1.2.2 平台的平台的完整稳性完整稳性系指漂浮着的平台依靠倾斜后其自身的系指漂浮着的平台依靠倾斜后其自身的复原力矩复原力矩来抵抗外加来抵抗外加倾覆力矩倾覆力矩的能力。的能力。中国船级社中国船级社,海上移动平台入级与建造规范海上移动平台入级与建造规范, 2005 船舶与海洋工程学船舶与海洋

18、工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 24复原力臂曲线复原力臂曲线船舶原浮于水线船舶原浮于水线W0L0，排水量排水量 ，重心在，重心在G点，浮心在点，浮心在B0点点船舶在外力矩作用下横倾于某一较大的角度船舶在外力矩作用下横倾于某一较大的角度 ，而浮于水线，而浮于水线W L 。W0L0W L GB0B G排水量排水量 W0L0复习：船舶复习：船舶 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 25船的重心位置保持不变

19、。船的重心位置保持不变。由于排水体积的形状发生了变化，浮心位置由由于排水体积的形状发生了变化，浮心位置由B0点沿某一曲线移动到点沿某一曲线移动到B 点点。于是重力于是重力 和浮力和浮力w 就形成了一个复原力矩就形成了一个复原力矩MRW0L0W L GB0B G排水量排水量 W0L0 w w ZMR复习：船舶复习：船舶复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 26复习：船舶复习：船舶复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体

20、性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 27例题例题张立元，半潜式平台简化模型的稳性计算，学术学位论文，华中科技张立元，半潜式平台简化模型的稳性计算，学术学位论文，华中科技大学船舶与海洋工程学院，大学船舶与海洋工程学院，2009年年复习：船舶复习：船舶复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 28例题例题复习：船舶复习：船舶复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体

21、性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 290.20.40.60.811.21.41.602.53.0复原力臂复原力臂L/m2.74562.01.50.51.00.6676横倾角横倾角 /rad例题例题复习：船舶复习：船舶复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 30W0L0GB0W L W0L0GB 海洋平台海洋平台海洋平台海洋平台原浮于水线原浮于水线W0L0，排水量排水量 ，重心在，重心在G点，浮心在点，浮心在B0点点海洋平台海

22、洋平台在外力矩在外力矩(如风载荷如风载荷)作用下横倾于某一较大的角度作用下横倾于某一较大的角度 ，而浮于，而浮于水线水线W L 。复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 31W0L0GB0W L W0L0GB w ZMR w 海洋平台海洋平台海洋平台海洋平台的重心位置保持不变。的重心位置保持不变。由于排水体积的形状发生了变化，浮心位置由由于排水体积的形状发生了变化，浮心位置由B0点沿某一曲线移动到点沿某一曲线移动到B 点点。于是重力于是重力 和浮力和浮力w 就形成

23、了一个复原力矩就形成了一个复原力矩MR复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 32对应某一风向角对应某一风向角，以及水线面倾角，以及水线面倾角 、水面线截距、水面线截距B为变量，可得到一为变量，可得到一系列的水线面方程。系列的水线面方程。求出任以水线面下各几何体的排水体积及其对假定重心的体积矩，累求出任以水线面下各几何体的排水体积及其对假定重心的体积矩，累加后可求得平台的排水体积及其复原力臂加后可求得平台的排水体积及其复原力臂将上述计算结果可绘成对应该风向的将上述

24、计算结果可绘成对应该风向的稳性横截曲线稳性横截曲线。海洋平台海洋平台复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 33例题例题张立元，半潜式平台简化模型的稳性计算，学术学位论文，华中科技张立元，半潜式平台简化模型的稳性计算，学术学位论文，华中科技大学船舶与海洋工程学院，大学船舶与海洋工程学院，2009年年海洋平台海洋平台复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所

25、有版权所有2010 34例题例题海洋平台海洋平台复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 35例题例题海洋平台海洋平台复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 36例题例题海洋平台海洋平台复原力臂曲线复原力臂曲线 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所

26、有版权所有2010 37风倾力矩曲线风倾力矩曲线风向h在第四章第二节中已经讲了风载荷的计算。在平台风载荷计算时只要根在第四章第二节中已经讲了风载荷的计算。在平台风载荷计算时只要根据总布置图即可确定平台在不同风向时的受风面积。按受风结构的形状据总布置图即可确定平台在不同风向时的受风面积。按受风结构的形状和距水面高度按下式可求得：和距水面高度按下式可求得：PSCCFihsi风力风力风力矩风力矩iiihFM hi为受风结构在风向上投影面积形心距水面的高度。为受风结构在风向上投影面积形心距水面的高度。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海

27、洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 38风倾力矩曲线风倾力矩曲线平台的总风力平台的总风力平台的风倾力矩平台的风倾力矩niiFF1WniihFMM1hW为平台水下侧向阻力中心至水面的距离。由于难以为平台水下侧向阻力中心至水面的距离。由于难以准确地给出，可取为吃水的一半。准确地给出，可取为吃水的一半。i 为受风结构的序号；为受风结构的序号；n 为受风结构的个数。为受风结构的个数。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 39风倾力矩曲线风倾力矩曲线对应平台倾角算出风倾力矩，即可得出对

28、应平台倾角算出风倾力矩，即可得出风倾力矩曲线风倾力矩曲线。根据稳性校核的要求应算出各风向的风倾力矩曲线，工作量是很根据稳性校核的要求应算出各风向的风倾力矩曲线，工作量是很大的。对于钻井船，可以假定风倾力矩曲线是随船倾角的余弦曲大的。对于钻井船，可以假定风倾力矩曲线是随船倾角的余弦曲线变化的。线变化的。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 40风倾力矩曲线风倾力矩曲线在平台设计初期，也可以假定其他类型平台的风倾力矩不随倾角变化，它在平台设计初期，也可以假定其他类型平台的风倾力矩不随倾角变

29、化，它的值为平台正浮时的风载荷值，并可按下表计算。的值为平台正浮时的风载荷值，并可按下表计算。序号序号项目项目受风面积受风面积面积形心距水线面积形心距水线高度系数高度系数形状系数形状系数风力风力风倾力矩风倾力矩)m(2iS)m(ihhCSC)N(iF)Nm(iM风载荷计算表风载荷计算表 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 41风倾力矩曲线风倾力矩曲线平台规范规定：可以用可靠的平台规范规定：可以用可靠的风洞试验风洞试验中得到的风倾力矩曲线来代替中得到的风倾力矩曲线来代替上述计算所得到的曲

30、线。上述计算所得到的曲线。但按照常规的风洞尺度，平台的模型一般是小比例的但按照常规的风洞尺度，平台的模型一般是小比例的(实际平台实际平台的的1/50到到1/100)。对于小模型，尺度效应是明显的，这也影响了。对于小模型，尺度效应是明显的，这也影响了风洞实验结果的准确性。风洞实验结果的准确性。此外风洞试验的费用也是昂贵的。此外风洞试验的费用也是昂贵的。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 42完整稳性横准完整稳性横准中国船级社中国船级社,海上移动平台入级与建造规范海上移动平台入级与建造规

31、范, 2005第三篇第三篇 稳性、分舱与载重线稳性、分舱与载重线第第2章章 稳性稳性第第3节节 完整稳性完整稳性 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 43完整稳性横准完整稳性横准ABAB+40%B自升式平台自升式平台 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 44完整稳性横准完整稳性横准ABAB+30%B半潜式平台半潜式平台 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总

32、体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 45完整稳性横准完整稳性横准半潜式平台半潜式平台下图是某半潜式平台托航出港状态下对角线方向的稳性复原力臂曲线。根下图是某半潜式平台托航出港状态下对角线方向的稳性复原力臂曲线。根据该图可以算出稳性衡准数据该图可以算出稳性衡准数K，校核该状态的稳性。校核该状态的稳性。稳性衡准数稳性衡准数K与平台的复原力臂、风倾力臂及进水角有关，而复原力臂、与平台的复原力臂、风倾力臂及进水角有关，而复原力臂、风倾力臂及进水角又随着倾斜方向而变化。为了全面校核完整稳性，还应风倾力臂及进水角又随着倾斜方向而变化。为了全面校核完整稳性

33、，还应给出各倾斜方向的稳性衡准数给出各倾斜方向的稳性衡准数K。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 46完整稳性横准完整稳性横准ABAB+40%B坐底式平台坐底式平台 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 47第三节第三节破舱稳性破舱稳性 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有201

34、0 481.1.2.5 破舱稳性破舱稳性是指平台破舱后，依靠自身倾斜后的是指平台破舱后，依靠自身倾斜后的复原力矩复原力矩，在规定的在规定的外加风压作用下外加风压作用下仍能保持仍能保持不再继续进水不再继续进水的能力。的能力。中国船级社中国船级社,海上移动平台入级与建造规范海上移动平台入级与建造规范, 2005 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 49两种破损模式与两种处理方法两种破损模式与两种处理方法破损在水面以下破损在水面以下破损在水线附件破损在水线附件q 重量增加重量增加q 浮力损失

35、浮力损失 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 50进水量估算进水量估算如果破舱进水不随平台倾角而变，则可求得平台的进水量如果破舱进水不随平台倾角而变，则可求得平台的进水量0vP v 为破舱体积为破舱体积 0 为破损舱体积渗透率为破损舱体积渗透率 为水的密度为水的密度 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 51破损在水面以下破损在水面以下复原力臂曲线复原力臂曲线平台的排水量平台的排

36、水量PN0为破损后平台的排水量为破损后平台的排水量N为破损前平台的排水量为破损前平台的排水量0为进水量为进水量PPP 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 52复原力臂曲线复原力臂曲线平台破损后的重心位置平台破损后的重心位置NPggNPXXX00NPggNPYYY00NPggNPZZZ00gNgNgNZYX,平台破损后的重心坐标平台破损后的重心坐标000,gggZYX平台破损前的重心坐标平台破损前的重心坐标PPPZYX,平台进水重量的重心坐标平台进水重量的重心坐标破损在水面以下破损在水面

37、以下PXPZPY 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 53有了有了NgNgNgNZYX,和和就可以用前述的平台完整稳性横截就可以用前述的平台完整稳性横截曲线，得出破舱后的复原力臂曲线。曲线，得出破舱后的复原力臂曲线。PXPZPY复原力臂曲线复原力臂曲线破损在水面以下破损在水面以下 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 54复原力臂曲线复原力臂曲线如果破舱在水线附近，损失的浮力将如

38、果破舱在水线附近，损失的浮力将随平台的倾斜而变化。随平台的倾斜而变化。可先求得破舱后的平台稳性横截曲线，可先求得破舱后的平台稳性横截曲线，再根据平台的排水量和重心位置得出再根据平台的排水量和重心位置得出复原力臂曲线。复原力臂曲线。破损在水线附近破损在水线附近 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 55风倾力臂风倾力臂在前述风倾力臂曲线的基础上考虑浮态的变化，即可得出。在前述风倾力臂曲线的基础上考虑浮态的变化，即可得出。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台

39、总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 56中国船级社中国船级社,海上移动平台入级与建造规范海上移动平台入级与建造规范, 2005第三篇第三篇 稳性、分舱与载重线稳性、分舱与载重线第第2章章 稳性稳性第第4节节 破损稳性破损稳性 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 57破损范围破损范围坐底式平台坐底式平台2.4.4.1 水面式平台水面式平台(坐底式平台坐底式平台)(1) 评定水面式平台评定水面式平台(坐底式平台坐底式平台)的破损稳性时，有效水密舱壁

40、之间的破损的破损稳性时，有效水密舱壁之间的破损范围假定如下：范围假定如下： 水平贯入：水平贯入：1.5m； 垂直范围：自底板向上无限制。垂直范围：自底板向上无限制。(4) 处于处于(1)所述破损范围内管路、通风系统、围壁通道等，应假定均遭破损。所述破损范围内管路、通风系统、围壁通道等，应假定均遭破损。在水密限界处应设有可靠的关闭设施，以防止其它预定为完整的处所发生在水密限界处应设有可靠的关闭设施，以防止其它预定为完整的处所发生继续浸水。继续浸水。(3) 如果处于如果处于(1)假定范围的破损会导致更为严重的情况，则应考虑这种较小假定范围的破损会导致更为严重的情况，则应考虑这种较小范围的破损。范围

41、的破损。(2) 假定的水平贯入范围内的有效水密舱壁之间或其最近台阶部分之间的距假定的水平贯入范围内的有效水密舱壁之间或其最近台阶部分之间的距离，应不小于离，应不小于3.0m；否则，一个或几个相邻舱壁应假定不存在。；否则，一个或几个相邻舱壁应假定不存在。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 58破损范围破损范围自升式平台自升式平台2.4.4.2 自升式平台自升式平台(1) 评定自升式平台的破损稳性时，有效水密舱壁之间的破损范围假定如下：评定自升式平台的破损稳性时，有效水密舱壁之间的破损范

42、围假定如下： 水平贯入：水平贯入：1.5m； 垂直范围：自底板向上无限制。垂直范围：自底板向上无限制。(3) 如果小于如果小于(1)中假定范围的破损会导致更为严重的情况，则应考虑这种较中假定范围的破损会导致更为严重的情况，则应考虑这种较小范围的破损。小范围的破损。(2) 假定的水平贯入范围内的有效水密舱壁之间或其最近台阶部分之间的距假定的水平贯入范围内的有效水密舱壁之间或其最近台阶部分之间的距离，应不小于离，应不小于3.0m；否则，一个或几个相邻舱壁应假定不存在。；否则，一个或几个相邻舱壁应假定不存在。(5) 凡处于凡处于(1)所述破损范围内管路、通风系统、围壁通道等，应假定均遭破所述破损范围

43、内管路、通风系统、围壁通道等，应假定均遭破损。在水密限界处应设有可靠的关闭设施，以防止预定为完整的其它处所损。在水密限界处应设有可靠的关闭设施，以防止预定为完整的其它处所发生继续浸水。发生继续浸水。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 59破损范围破损范围自升式平台自升式平台(4) 如设有沉垫，则仅当沉垫的任何部分均位于平台最小轻载吹水垂如设有沉垫，则仅当沉垫的任何部分均位于平台最小轻载吹水垂直向下直向下1.5m范围内，且主结构和沉垫的水平尺度在所考虑的任何区范围内，且主结构和沉垫的水

44、平尺度在所考虑的任何区域相差均小于域相差均小于1.5m时，才考虑沉垫和主结构同时发生上述假定范围时，才考虑沉垫和主结构同时发生上述假定范围的破损，否则不必考虑同时出现破损。的破损，否则不必考虑同时出现破损。(6) 如在平台的各个侧面上均标上不允许小船进入钻井槽的警告标如在平台的各个侧面上均标上不允许小船进入钻井槽的警告标志，则钻井槽的端壁和侧壁不必受水平贯入。对此应在操作手册中志，则钻井槽的端壁和侧壁不必受水平贯入。对此应在操作手册中予以说明。予以说明。2.4.4.2 自升式平台自升式平台(续续) 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解

45、德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 602.4.4.3 柱稳式平台柱稳式平台(半潜式平台半潜式平台)(1) 在评定柱稳式平台的破损稳性时，破舱范围应假定如下：在评定柱稳式平台的破损稳性时，破舱范围应假定如下： 只假定平台四周的立柱、下壳体和撑杆受到破损，并假定破损仅限于只假定平台四周的立柱、下壳体和撑杆受到破损，并假定破损仅限于立柱、下壳体和撑杆的暴露部分；立柱、下壳体和撑杆的暴露部分； 立柱和撑杆应假定在操作手册规定的吃水以下立柱和撑杆应假定在操作手册规定的吃水以下3m和以上和以上5m之间任何之间任何部位发生垂向范围为部位发生垂向范围为3m的破损。如果在此区域内设有水密平台，则

46、应假定的破损。如果在此区域内设有水密平台，则应假定在该水密平台以上和以下两个舱室均发生破损。考虑到实际的作业情况，在该水密平台以上和以下两个舱室均发生破损。考虑到实际的作业情况，经本社同意，可以在吃水以上或以下取较小的距离。但是，要求的破损区经本社同意，可以在吃水以上或以下取较小的距离。但是，要求的破损区域范围至少应为操作手册规定的吃水以上和以下个域范围至少应为操作手册规定的吃水以上和以下个1.5m； 垂向舱壁应假定不破损，但如沿立柱外缘量得的舱壁间距小于该吃水垂向舱壁应假定不破损，但如沿立柱外缘量得的舱壁间距小于该吃水处立柱外缘周长的处立柱外缘周长的1/8者除外，在这种情况下，一个或几个舱壁

47、应假定不存者除外，在这种情况下，一个或几个舱壁应假定不存在；在； 水平破损贯入假定为水平破损贯入假定为1.5m。破损范围破损范围半潜式平台半潜式平台 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 61破损范围破损范围半潜式平台半潜式平台2.4.4.3 柱稳式平台柱稳式平台(半潜式平台半潜式平台)(续续)(2) 在迁移工况下，下壳体或桩靴的破损范围与上在迁移工况下，下壳体或桩靴的破损范围与上(1) 、 、 的规定的规定相同，同时还应考虑其形状或按相同，同时还应考虑其形状或按(1) 或按或按2.4.

48、4.2(2)的规定。的规定。(3) 如果小于如果小于(1)及及(2)中假定范围的破损会导致更为严重的情况，则应考虑这中假定范围的破损会导致更为严重的情况，则应考虑这种较小范围的破损。种较小范围的破损。(4) 凡处于破损范围内的管路、通风系统、围壁通道等，应假定均遭破损。凡处于破损范围内的管路、通风系统、围壁通道等，应假定均遭破损。在水密限界处应设有可靠的关闭设施，以防止预定为完整的其它处所发生在水密限界处应设有可靠的关闭设施，以防止预定为完整的其它处所发生继续浸水。继续浸水。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德

49、 版权所有版权所有2010 62破舱稳性要求破舱稳性要求2.4.1.1 应选取最坏的稳性状态进行破舱稳性计算，并假定平台处于无系泊应选取最坏的稳性状态进行破舱稳性计算，并假定平台处于无系泊的漂浮状态，但如系泊约束对稳性有不利影响时，就应加以考虑。的漂浮状态，但如系泊约束对稳性有不利影响时，就应加以考虑。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 63破舱稳性要求破舱稳性要求自升式平台和坐底式平台自升式平台和坐底式平台2.4.2.1 自升式平台和水面式平台自升式平台和水面式平台(坐底式坐底式)

50、平台应具有足够的干舷、储备浮力和稳性，以便在任何作业或平台应具有足够的干舷、储备浮力和稳性，以便在任何作业或迁移状况下任一舱室受到迁移状况下任一舱室受到2.4.4.2(自升式自升式)或或2.4.4.1(坐底式坐底式)规定的规定的破损，并在来自任何方向，风速为破损，并在来自任何方向，风速为25.8m/s (50kn) 的风倾力矩作的风倾力矩作用下，计及下沉、纵倾和横倾的联合影响后，最终水线应低于用下，计及下沉、纵倾和横倾的联合影响后，最终水线应低于可能发生继续浸水的任何开口的下缘。可能发生继续浸水的任何开口的下缘。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海

51、洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 64破舱稳性要求破舱稳性要求半潜式平台半潜式平台(1) 平台应具有足够的干舷和水密分隔以提供足够的浮力和稳性，使其在任平台应具有足够的干舷和水密分隔以提供足够的浮力和稳性，使其在任何作业或迁移状况下，在受到来自任何方向、风速为何作业或迁移状况下，在受到来自任何方向、风速为25.8m/s (50kn) 的风倾的风倾力矩作用下，仍能符合下述要求：力矩作用下，仍能符合下述要求： 在经受在经受2.4.4.3规定的破损后，平台倾角不大于规定的破损后，平台倾角不大于17； 位于最终水线以下的开口应作成水密，最终水线以上位于最终水线以下的开口

52、应作成水密，最终水线以上4m范围内的开范围内的开口应为风雨密，见图口应为风雨密，见图2.4.2.2(1) ； 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 65破舱稳性要求破舱稳性要求半潜式平台半潜式平台 在经受上述规定的破损后，复原力矩曲线从第一交点至在经受上述规定的破损后，复原力矩曲线从第一交点至所要求的所要求的风雨密完整性范围或第二交点风雨密完整性范围或第二交点(取较小者取较小者)应至少有应至少有7范围。且此范围内于范围。且此范围内于某同一角度量得的复原力矩至少达到风倾力矩的两倍。见图某同

53、一角度量得的复原力矩至少达到风倾力矩的两倍。见图2.4.2.2(1)。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 66破舱稳性要求破舱稳性要求半潜式平台半潜式平台(2) 在任何作业或迁移状况下，平台应具有足够的浮力和稳性，一能经受任在任何作业或迁移状况下，平台应具有足够的浮力和稳性，一能经受任何一个全部或部分处于所考虑水线以下的水密舱室浸水，这些舱室可以是泵何一个全部或部分处于所考虑水线以下的水密舱室浸水，这些舱室可以是泵舱，没有海水冷却系统机械的舱室或与海水相邻的舱室，同时符合下述要求：舱

54、，没有海水冷却系统机械的舱室或与海水相邻的舱室，同时符合下述要求： 浸水后倾角不大于浸水后倾角不大于25； 位于最终水线以下的任何开口均应为水密位于最终水线以下的任何开口均应为水密； 在这些情况下，超出计算倾角至少在这些情况下，超出计算倾角至少7 范围内的稳性为正值。范围内的稳性为正值。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 67第四节第四节坐底稳性坐底稳性 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版

55、权所有2010 68中国船级社中国船级社,海上移动平台入级与建造规范海上移动平台入级与建造规范, 2005第三篇第三篇 稳性、分舱与载重线稳性、分舱与载重线第第2章章 稳性稳性第第5节节 坐底稳性坐底稳性 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 69平台坐底稳性是平台坐底稳性是沉垫或桩腿与海床地基的相互作用下沉垫或桩腿与海床地基的相互作用下的稳性问题，它直接的稳性问题，它直接影响到平台的作业性能和安全。影响到平台的作业性能和安全。例如：例如：q在渤海曾经出现平台被冰推到的严重情况。在渤海曾

56、经出现平台被冰推到的严重情况。q平台在环境载荷作用下出现较大滑移，而使钻井平台在环境载荷作用下出现较大滑移，而使钻井作业不能继续的事故也发生过数起。作业不能继续的事故也发生过数起。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 70在在自升式自升式和和坐底式坐底式平台设计中必须计算坐底稳性，交船检部门检验。平台设计中必须计算坐底稳性，交船检部门检验。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010

57、711.1.2.3 平台的平台的坐底稳性坐底稳性是指平台坐底或桩腿插入海床后，在是指平台坐底或桩腿插入海床后，在浮浮力力、重力重力和和海床对平台的作用力海床对平台的作用力的联合作用下，抵抗因的联合作用下，抵抗因环境载环境载荷荷的作用而引起平台的作用而引起平台倾覆倾覆和和整体滑移整体滑移的能力。的能力。中国船级社中国船级社,海上移动平台入级与建造规范海上移动平台入级与建造规范, 2005规范要求的坐底稳性是指规范要求的坐底稳性是指抗倾稳定性抗倾稳定性和和抗滑稳定性抗滑稳定性。一般工程上还要求计算坐底式平台的一般工程上还要求计算坐底式平台的海床地基压应力海床地基压应力。与上述内容密切相。与上述内容

58、密切相关的还有对海底的冲刷而引起关的还有对海底的冲刷而引起坐底面积丧失坐底面积丧失问题。问题。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 72抗倾稳性抗倾稳性抗倾稳性衡准抗倾稳性衡准在坐底工况时，平台在相应工况的环境载荷作用下应具备足够的抗倾覆能在坐底工况时，平台在相应工况的环境载荷作用下应具备足够的抗倾覆能力。平台的抗倾稳性应满足下述要求力。平台的抗倾稳性应满足下述要求qqkKMMkM平台坐底时的抗倾力矩，平台坐底时的抗倾力矩，kNmqM平台坐底时的倾覆力矩，平台坐底时的倾覆力矩，kNmq

59、K抗倾安全系数抗倾安全系数 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 73抗倾稳性抗倾稳性抗倾力矩抗倾力矩m)(kN0YWMzk)(kNzW为减去浮力后的平台重量。平台重量包括平台自重、为减去浮力后的平台重量。平台重量包括平台自重、平台上的活动载荷和压载水重量。平台上的活动载荷和压载水重量。(m)0Y为为WZ距离倾覆轴的水平距离。距离倾覆轴的水平距离。平台的抗倾力矩主要来源于平台重量。平台的抗倾力矩主要来源于平台重量。在计算中平台的装载量应取最小值，此外应考虑装载和安装的最不利偏在计算中平台

60、的装载量应取最小值，此外应考虑装载和安装的最不利偏心的影响，但不考虑土壤给予平台的任何有利效应，如粘聚力、吸附力、心的影响，但不考虑土壤给予平台的任何有利效应，如粘聚力、吸附力、拔桩力等。拔桩力等。 船舶与海洋工程学船舶与海洋工程学院院 第五章第五章 平台总体性能平台总体性能 海洋平台设计原理解德海洋平台设计原理解德 版权所有版权所有2010 74抗倾稳性抗倾稳性抗倾力矩抗倾力矩Y0与倾覆轴的位置有关。与倾覆轴的位置有关。对于沉垫坐底面积收海底冲刷的影响，其最不利的情对于沉垫坐底面积收海底冲刷的影响，其最不利的情况是丧失况是丧失20%。对于非整体式下壳体，若有较大埋深，可不考虑坐底对于非整体式