Плавучая морская платформа

 

Изобретение относится к судостроению, а именно к проектированию и созданию плавучих платформ. Надводное верхнее строение платформы расположено на одной или нескольких вертикальных опорных колоннах. Каждая колонна имеет корпус произвольной формы, конструктивную ватерлинию произвольной конфигурации и центр тяжести, расположенный ниже центра величины. Причем корпус колонны выше и ниже конструктивной ватерлинии содержит участок высотой, равной удвоенной значительной амплитуде волны максимального расчетного волнения акватории, и представляет собой сужающееся вверх тело, наружная поверхность которого выполнена наклоненной к вертикальной оси опорной колонны. При этом величина удвоенного угла наклона составляет 10-140^o. Надводное верхнее строение расположено на двух и более колоннах, опертых на подводный понтон. Изобретение позволяет уменьшить угловую параметрическую качку морской платформы путем увеличения остойчивости опорной колонны за счет придания ей особой формы. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

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.

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.

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.

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.

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.

Кроме того, удвоенный угол наклона к вертикальной оси опорной колонны наружной поверхности сужающегося вверх тела составляет 10-140^o.

Кроме того, надводное верхнее строение расположено на двух и более вертикальных опорных колоннах, опертых по меньшей мере на один подводный понтон.

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.

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.

При этом под значительной амплитудой волны максимального расчетного волнения акватории понимается амплитуда, имеющая обеспеченность (вероятность превышения), равную 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.

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.

Удвоенный угол наклона вертикальной оси опорной колонны наружной поверхности сужающегося вверх тела составляет 10-140^o.

Морская платформа работает следующим образом.

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.

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.

Формула изобретения

1. Плавучая морская платформа, включающая надводное верхнее строение, расположенное по меньшей мере на одной вертикальной опорной колонне, имеющей корпус произвольной формы, конструктивную ватерлинию произвольной конфигурации и центр тяжести, расположенный ниже центра величины, отличающаяся тем, что 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 тело, наружная поверхность которого выполнена наклоненной к вертикальной оси опорной колонны.

2. Плавучая морская платформа по п. 1, отличающаяся тем, что величина удвоенного угла наклона к вертикальной оси опорной колонны образующей наружной поверхности сужающегося вверх тела составляет 10-140^o.

3. Плавучая морская платформа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что ее надводное верхнее строение расположено на двух и более вертикальных опорных колоннах, опертых по меньшей мере на один подводный понтон.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2