半潛平臺初步設計方法的改進研究.pdf

1、每一座半潛平臺都要經(jīng)歷從初步設計、基礎設計、詳細設計和生產(chǎn)設計這一完整的設計過程，要進行總布置、穩(wěn)性分析、運動性能分析、結構強度和疲勞分析、定位能力分析等多個環(huán)節(jié)的計算和驗證，整個工程設計過程有著顯著的螺旋式特征。初步設計的優(yōu)劣，對后續(xù)基礎設計和詳細設計有著重要的基礎作用。近年來，半潛平臺市場競爭非常激烈，具有性價比優(yōu)勢的初步設計，也對企業(yè)贏得市場競爭起著重要的作用。
　　工程界的初步設計，主要任務是確定主尺度和成本估算，通常的做

2、法是參考母型船，根據(jù)設計要求確定主要設備，再根據(jù)過往積累的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，修改主尺度并估算重量、核算穩(wěn)性。如果穩(wěn)性不滿足要求，再進一步修改主尺度并重新核算，然后根據(jù)成本估算情況，再做進一步的優(yōu)化和驗證，才能完成初步設計定型。在這一設計過程中，存在兩個不足：一是缺少對運動響應特性的校核和優(yōu)化，可能對半潛平臺的舒適性、關鍵設備的工作效率、平臺總體結構的強度、疲勞壽命以及定位能力造成重大影響；二是缺少快速的優(yōu)化設計方法，往往需要大量的方案試算，再從

3、中篩選出更有性價比優(yōu)勢的設計方案，無法快速找到最有性價比優(yōu)勢的初步設計方案。
　　本文針對工程項目初步設計流程的不足之處，結合作者的設計工作經(jīng)驗，從半潛平臺的主體型式、運動響應特性以及初步設計尋優(yōu)方法三個方面入手，嘗試對半潛平臺的初步設計方法進行改進，以達到擴展初步設計深度、提高初步設計效率和性價比的目的。
　　在論文的研究中，以中集來福士海洋工程有限公司已經(jīng)建成的GM系列平臺為母型，進行三方面的對比分析。首先依據(jù)正交試驗的

4、原則對半潛平臺的主體型式進行研究，分別改變立柱、浮筒的不同主尺度參數(shù)，形成6個比較方案，通過比較其空船重量、干舷、初穩(wěn)心高、運動固有周期等關鍵指標的變化情況，確定主體型式與各項設計指標的關聯(lián)規(guī)律；其次，通過對半潛平臺運動響應相關的勢流理論進行研究，推導運動響應特性的數(shù)學表達式，并使用三維勢流分析AQWA計算多個算例，分析比較運動響應幅值算子（RAO）和附加質(zhì)量的變化情況，提出可以應用于初步設計階段的運動響應簡化算法；最后，提出半潛平臺初

5、步設計尋優(yōu)問題，以母型船減重為目標條件，以干舷、初穩(wěn)性參數(shù)和運動固有周期等性能指標為約束條件，采用基于共軛梯度法的混合遺傳算法進行初步設計尋優(yōu)，通過AQWA軟件的計算，檢驗此尋優(yōu)方案的計算精度。
　　本文針對工程界原有的初步設計方法所存在的兩點不足，提出了有針對性的改進方法，從半潛平臺主體型式、運動響應特性以及快速尋優(yōu)三方面開展研究。理清了主體型式對重量控制、初穩(wěn)性和運動響應特性的影響規(guī)律；提出在初步設計階段加強對運動性能的校核，