摘要：北极地区拥有丰富的油气资源,在该海域进行油气资源的开发和利用具有巨大的发展前景,但也极具挑战性。当前海洋平台的设计规范并未充分考虑海冰的影响。北极海域存在无冰期和有冰期,为了实现平台全年在海上进行作业,需要联合考虑波浪载荷和冰载荷的作用。本文研究某半潜式海洋平台在波浪、平整冰以及碎冰不同工况下的动态响应,采用势流理论和莫里森方程计算波浪载荷,利用离散元方法求解冰载荷,使用细长体有限元的方法分析锚泊系统,通过非线性时域计算求解得出平台的运动以及锚泊系统受力。结果显示:相较于其他环境载荷,平整冰作用下锚链的张力最大;在较小的海冰厚度、海冰密集度和冰块平均面积下的碎冰区,平台的运动符合现行安全规范。本文的研究可为北极地区油气资源的安全开发提供参考价值。

摘要：海上风电平台作为深海风力发电装置基础平台发挥着越来越重要的作用,深远海海况复杂多变,对平台的抗风浪能力有着更高的要求。本文基于奥特宝风电安装平台设计建立多种副浮筒结构的半潜式海洋平台,通过AQWA软件对其进行水动力分析。得出结论:该平台具有良好的对称性;在低频区间内平台运动响应明显,在高频区间内相对较小,说明平台的基础水动力性能良好;副浮筒高15m的平台频域响应特性优于其他高度的平台,可为以后半潜式海洋平台的设计提供理论依据。

摘要：针对半潜式海洋平台动力定位系统,通过构造等效输出注入滑模观测器(SMO)以及引入终端滑模控制(TSMC)原理,提出一种输出反馈终端滑模控制方法,运用Lyapunov方法进行稳定性证明。结果表明:SMO方法解决了对船舶速度的估计和来自缓慢变化环境负载的偏差,能过滤掉高频率运动,以避免执行机构的磨损和过度的燃料消耗;设计的输出反馈终端滑模控制算法可保证系统状态在有限时间内稳定到平衡点附近,实现系统的闭环稳定,同时具有很强的鲁棒性。通过仿真结果验证了所设计观测器和控制器的有效性,能够实现复杂干扰下海洋平台的有限时间动力定位和轨迹追踪控制。

摘要：全球范围内,北极海底油气资源十分丰富。随着钻探技术的进步,加上易开采油气资源变少,北极地区的油气开采已经是势在必行。半潜式海洋平台拥有较强的抵抗极端环境的能力,在冰区不同的冰况下亦可操作。由于冰与不同结构物作用的复杂性,长期以来尚未形成关于半潜式海洋平台在海冰作用下的设计准则。本文通过对典型半潜式平台与海冰相互作用机理与冰载荷模型分析,提出了该类结构在海冰作用下的主要失效模式及评价方法。最后,以我国首座北极海域传统半潜式钻井平台为例,对其抗冰性能进行了评价,明确了半潜式平台在抗冰设计及安全保障中需要考虑的关键失效模式。

摘要：研究半潜式海洋平台风压风载模拟,分析风浪致结构动力效应。以我国先进的海洋石油981平台为工程背景,运用FLUENT软件进行脉动风作用下结构的非稳态分析,针对平台不同倾斜度,计算不同入射风向角下平台的整体风载荷,确定最不利工况条件。利用ANSYS软件建立半潜式海洋平台主体和锚泊系统的一体化有限元力学模型,数值模拟随机风荷载和随机波浪荷载,计算最不利工况时在风浪荷载联合作用下半潜式海洋平台结构系统的动力响应,分析其动力响应规律,为海洋平台的设计及安全运行提供依据。

摘要：针对冰载荷对海洋平台的影响远大于波浪载荷的情况,对比优化前后的半潜式海洋平台在平整冰和碎冰分别作用下的动态响应。采用离散元方法计算冰载荷,对平台立柱不同角度锥体结构所承受的冰载荷和平台的运动进行了比较,得出以下结论:立柱锥体结构相较于圆柱体结构具有更好的抗冰性能。在平整冰的作用下,倒锥体结构受到的冰载荷小于正锥体结构;而在碎冰的作用下,二者没有明显的优劣之分。最终选定了55°锥角结构进行结构优化设计,优化后平台的纵荡和纵摇均小于优化前的平台。优化结果可为在北极地区进行油气开采的海洋平台设计提供参考。

摘要：针对半潜式海洋钻井平台动力定位问题,在滑模控制的基础上,将等效切换控制方法与滤波器结合,设计了一种基于低通滤波器的等效切换滑模控制器,并用Lyapunov方法证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明控制系统具有良好的控制品质及响应特性;低通滤波器有效抑制了控制器输出抖振,控制系统的实际控制力矩输出较为平滑,减少了海洋平台推进器的能耗。

摘要：本文在现役海洋平台结构基础上,设计2种不同立柱式结构的半潜海洋平台。首先,根据2种不同立柱结构平台设计的主要参数,建立平台的三维模型;其次,建立2种平台的水动力模型,在相同的环境载荷下,运用AQWA软件对其进行数值模拟,得到2种平台频域下的水动力运动响应等数据,对比研究水动力的关键因素对不同立柱结构平台的影响;最后,在Ansys/Workbench中对2种平台的运动响应(RAO)进行后处理分析,得到结果与函数曲线吻合,从而为平台试验模型的搭建提供理论基础。

摘要：针对具有不确定性和故障半潜式海洋平台,提出了一种反步自适应神经网络容错控制方法。基于半潜式海洋平台低速状态下的动力定位模型,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络对系统的不确定性集合进行在线逼近,从而对控制器进行补偿;通过设计基于障碍李雅普诺夫函数(barrier lyapunov function,BLF)的自适应律,实现对系统的状态约束;结合反步法设计了一种鲁棒定位与跟踪控制方法。通过稳定性理论证明了该闭环系统是稳定的,仿真结果表明,该控制器能使半潜式海洋平台完成动力定位和故障情况下的轨迹跟踪任务。

摘要：以工作水深1200m、8缆系泊的半潜式海洋平台为对象,研究其系统定位方法,提出了在风、浪、流联合作用下通过改变泊缆长度来实现平台定位的研究方法。建立反映半潜式海洋平台锚泊系统动力响应的多目标优化模型,通过求解得到船体目标位移与最优系泊缆长度,借助多学科软件iSIGHT,通过开发程序接口,调用水动力分析软件ANSYS/AQWA求解器求解,实现了半潜式平台锚泊系统的结构动力响应优化设计。