Технические науки/2.Механика

Морева И.Н.

Севастопольский национальный технический университет,Украина

Особенности колебаний полупогружных

платформ при штормовых условиях

В настоящее время все большее внимание уделяется бурению на глубинах свыше 100...150 м, при котором применяют, главным образом, полупогружные буровые установки (ППБУ). Известны различные конструкции таких платформ, однако анализ конструктивных типов построенных ППБУ с двумя понтонами показывает, что установки такого типа являются наиболее распространенными и перспективными на сегодняшний день[1]. Эксплуатационные расходы, связанные с их использованием, относительно велики и состоят из многих составляющих. Наиболее существенная из них определяется простоями при плохой погоде. Продолжительность таких периодов является основным критерием, определяющим экономическую эффективность ППБУ. В связи с этим, проблема воздействия штормовых поверхностных волн на морские платформы в части обеспечения ее стабильности имеет высокую актуальность для проектирования новых типов ППБУ. Таким образом, определение вертикальных и угловых колебаний ППБУ при различных характеристиках поверхностных волн является актуальной задачей. Взяв за основу систему уравнений уравнения движения ППБУ[2]:

;

;

;

;

,

было разработано специальное программно-математическое обеспечение.

Для расчетов амплитудно-частотных характеристик перемещений ППБУ без учета нелинейных членов уравнений использовались данные реальной ППБУ «Шельф –1» при следующих исходных данных: – амплитуда волны (2,5 м), диапазон периодов волны 3…20 с, t_ш – время шторма (36000 с), х – длина разгона (200000 м). Численные расчеты выполнены при различных углах распространения волны относительно ДП платформы. Результаты расчетов представлены в таблице 1, а, также в виде примера на рисунке 1 при угле распространения волны.

w, рад/с

Рисунок 1. Амплитудно-частотные характеристики качки ППБУ при угле распространения волны . – поперечно - горизонтальные колебания ППБУ, м; - килевая качка, град; – продольно – горизонтальные колебания, м; – бортовая качка, град; – вертикальная качка ППБУ, м.

Таблица 1

Резонансные периоды колебаний ППБУ

	44,24	44,24	44,24	4,00
	4,00	4,00	4,00	4,00
	52,36	52,36	52,36	52,36
	4,76	4,76	4,76	4,76
	14,96	14,96	14,96	14,96

Для дальнейшего исследования было оценено соотношение резонансных явлений колебаний ППБУ с периодами поверхностных волн.

На рисунке 2 представлена зависимость периода волны от скорости ветра, там же отдельными точками показаны резонансные периоды колебаний ППБУ, взятые из таблицы 1.

Рисунок 2. Зависимость периода волн от скорости ветра.

Анализ линейной системы показал, что при реальных параметрах ППБУ и реальных характеристиках поверхностных волн платформа имеет резонансные частоты. Некоторые резонансные частоты колебания установки находятся в области минимальных скоростей ветра, другие – в области нереальных значениях, в результате те и другие не представляют особого интереса для исследования. В то время как резонансные частоты вертикальной качки находятся в области штормовых волн, где проявляются нелинейные эффекты. Это и определяет актуальность дальнейшего исследования колебаний ППБУ.

Литература:

1. Алисейчик А.А., Галахов И.Н., Литонов О.Е. Плавучие буровые платформы. Конструкция и прочность. – Л.: Судостроение, 1981. – 224 с.

2. Иванов А.В. Качка полупогружной буровой установки типа «Акер», ориентированной под произвольным углом к волнению// Вопросы судостроения; Сер. Проектирование судов, 1980.– вып. 24. – С. 3 – 18.