海洋平台设计-重量与重心1
海洋工程平台设计方案书
海洋工程平台设计方案书一、项目背景随着人类对海洋资源的需求不断增加，海洋工程的发展已成为一个重要的领域。
海洋工程平台是进行海洋资源开发和海洋科学研究的重要设施，其设计和建设对于海洋资源的合理利用和保护至关重要。
本项目拟设计一座多功能海洋工程平台，用于进行海洋资源开发、海洋科学研究和环境监测。
二、项目概况1. 位置：海洋工程平台将建设在渤海湾西北部，靠近渤海北岸。
2. 设计目标：（1）开展海洋资源开发和研究；（2）进行海洋环境监测，保护海洋生态环境；（3）服务于海洋科学研究和教育。
三、平台设计方案1. 平台结构设计（1）主体结构采用钢混凝土结构，具有较强的抗风浪能力；（2）平台分上下两层结构，上层主要用于科研实验和观测，下层用于设备存放和维护；（3）平台应具备一定的自稳能力，能够在海洋环境下稳定运行。
2. 设备配置（1）海洋资源开发设备：包括深海钻探设备、海底采矿设备等；（2）海洋科学研究设备：包括海洋生物观测设备、海洋地质勘探设备等；（3）环境监测设备：包括海洋水质监测设备、海洋气象监测设备等。
3. 功能划分（1）科研实验区：用于进行科学实验和观测；（2）设备存放区：用于存放各类设备和工具；（3）生活区：员工休息和生活的区域；（4）管理区：用于管理和指挥平台运行和作业。
4. 安全和环保要求（1）平台应具备一定的抗风浪和抗浪涌能力，以确保平台运行的安全性；（2）平台应配备火灾报警和救生设备，保障工作人员的人身安全；（3）平台作业时必须严格遵守环保法规，防止对海洋生态环境的影响。
四、建设方案1. 设计阶段（1）平台设计方案由专业海洋工程设计团队负责；（2）设计方案应符合国家相关规范和标准，确保平台的安全性和稳定性。
2. 施工阶段（1）平台建设应委托具有一定海洋工程施工经验的企业进行；（2）施工过程中应严格遵守相关施工规范和标准，确保施工质量。
3. 运行阶段（1）运行管理应委托专业的海洋工程运营公司进行；（2）平台运行期间需定期进行设备检查和维护，确保平台的运行正常。
海洋工程船舶建造过程中的重量重心控制
海洋工程船舶建造过程中的重量重心控制2中交海洋建设开发有限公司天津市 300453摘要：海洋工程船舶对于海洋油气资源开发而言是关键工程设备。
海洋工程船舶在具体建造过程中，管理环节最重要的一环就是控制重量重心，此环节也是考量船舶建造是否成功的一个重要指标。
对船舶进行设计、施工建造过程中，导致船舶重量重心发生变化的影响因素极多。
本文主要针对海洋工程的船舶建造进行分析，然后基于此，提出了一系列重量重心的控制措施，以供参考。
关键词：海洋工程；船舶建造；重量；重心；控制前言：由于海洋工程施工要求，海洋工程船舶在具体设计、建造过程中，会有诸多法律法规对其进行约束，还需要与指定的海洋工程项目有所关联。
具体开展设计建造作业时，不仅要思考船舶自身的合理性，又需要对船舶投入运行之后的适用性进行思考。
正是由于海洋工程船舶具备上述特殊性，空船的重量重心控制对于船舶设计建造而言至关重要，船舶重量变化对于船舶装载能力会起到直接影响。
因此，针对重量重心进行合理管控，可以增强船舶的稳定性以及优化船舶的主要功能。
1控制重量重心的意义对船舶重量重心进行控制，就是对空船的重量和重心进行控制，要求是在竣工状态之下空船重量低于设计重量的上限，但不可以无节制地降低，需要保证竣工状态之下空船重量保持在相关标准范围之内。
空船重量与变动重量二者之间呈现对立关系，空船重量一旦高于设计数值，变动重量极有可能无法达到标准数值。
以半潜运输船为例，在竣工状态下空船质量如果高于设计值标准，在具体航行运输时就无法到达指定的载重量。
竣工状态下的空船重量如果低于设计数值，那么在最大压载的水装载状态下，船舶无法下潜到最大深度。
另外，船舶自身重量变化，与船舶投资经济性能密切相关。
一般情况下，船舶设计、建造重点都在空船重量控制环节，但对于此环节的关注度却较低。
通常情况下认为，重心区域只会影响到船舶在运行中的稳定性，但实际却是，重心区域对于船舶的主要性能会起到直接影响。
船舶设计原理重量与重心
随着设计阶段的不断深入，重量计算也由粗 到细，由最初阶段参考母型或统计资料的粗略估 算到最后按设计船的施工图纸及施工文件分项精 确计填，是个逐渐深化、逐渐准确、多次循环螺 旋式上升的过程。
在不同设计阶段，重量重心计算的方法是不 一样的。
在技术设计，施工设计及完工计算时，船舶 的主要图纸均已具备，船舶的各主要部分均 已确定，甚至实船也已造出，因此此时的重 量重心计算可以按图纸(或在完工计算中按实 船)进行详细的分项计算，然后逐项累计即可。
客及其行李、燃油、滑油及炉水、食品、淡水， 备品及供应品等重量。
同时，船舶所受浮力，等于船体所排开水的重量△， 故有浮力方式
kLBbTC
式中， ——水的密度(t／m)，
海水密度为1．025t／m3； 淡水密度为1．0t／m3；
——该装载情况下的型排水体积(m)；
k——附体体积系数，通常为1．004～1．01，因 为为型排水体积，不包括外板厚度及附体(如舵、 螺旋桨、轴支架，舭龙骨等)在内，k值为考虑这些 因素而定的系数。
在上述统计数值中，通常对小船取大值，大船取 小值；L、B、T、Cb-----船长、型宽、吃水及 方形系数(L，本书指垂线间长，即Lbp)。
根据浮力和重量相等，可得浮性方程式
Wi kLBbTC W
G F
二、民船典型载况 船舶在营运及航行过程中，其载重量(如
货物、旅客及行李、油、水)是变化的。随着载 重量的变化，船的排水量及其浮心和重心的位 置也不同，因而船的各种技术性能也就不同。
为了掌握船舶在营运过程中的技术状况，须取 若干种典型载况加以研究。
民船通用的典型载况是空载和满载，相应 的典型排水量为空船排水量和满载排水量。
1、空船排水量 空船排水量系指新船竣工交船时的排水量，即空 船排水量LW。此时，动力装置管系中有可供主机动 车的油和水，这部分油水重量包含在机电设备重量 内，相应的机电设备重量称为 湿重，但不包括航行 所需要的燃油、滑油和炉水储备及其他载重。
海洋平台结构设计 第一章 绪论
张力腿式平台工作原理
张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索链产生的拉力与平台的剩余浮力相 平衡的钻井平台或生产平台。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力 可依靠锚索向下的拉力来补偿，且此拉力应大于波浪产生的力，使锚索上 经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。
TLP平台的特点
1. 运动性能好 2. 抗恶劣环境能力强 3. 抗震能力较强 4. 便于移位，可重复使用 5. 造价低
泥浆净化系统
海洋平台公司海洋平台公司
泥浆泵
自升式平台的特点
1. 适用于不同海底土壤条件 2. 适用于相对较大的水深范围 3. 移位灵活方便，便于建造 4. 水深愈大，桩腿愈长，结构强度和稳 性愈差 5. 要求自升式钻井平台既要满足拖航移 位时的浮性、稳性方面的要求，又要满 足作业时稳性和强度的要求，以及升降 平台和升降桩腿的要求。
海洋平台结构设计 绪论
第一章 绪 论
Chapter 1 introduction
第三节 我国海洋石油平台发展概况
• 持续发展阶段（2000~2006年）
我国成功设计与建造的渤海友谊号FPSO的贡献在于 首次将FPSO用于有冰的海域
我国先后完成了渤海长青号、渤海世纪号、渤海 奋进号、海洋石油3号等FPSO的自行设计；完成了 宾果9000系列共4艘超深水半潜式平台的船体建造 以及15万吨、17万吨、21万吨级别FPSO的建造； 初步具备30万吨级别FPSO的船体设计和建造能力
FPSO外形类似油船，但其复杂程 度要远远高于油船，涉及的复杂 系统包括二十几个大类，如：单 点锚泊系统、动力定位系统、油 处理系统、废水处理系统、注水 处理系统和直升机起降系统等， 这类系统在运动型船中很少遇到。 其他的惰性气体发生系统、消防 救生系统、监控系统、发电系统 等都高于运输型船舶的建造要求。
dexie_Platform_2010Fall_03_移动式平台的重量与重心
第三章 移动式平台的重量与重心
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船舶与海洋工程学院
第二节
空平台重量的分析与估算
第三章 移动式平台的重量与重心
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空平台重量估算的重要性
船舶与海洋工程学院
平台的海上运动性能
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第三章 移动式平台的重量与重心
船舶与海洋工程学院
如果一艘半潜式平台的重心在设计时估算偏低，在使用时就必须减少甲 板载荷，以保证稳性满足规范。这样就必须增加供应船的往返次数，并 降低平台的作业能力。 因此，在设计中对平台重心高度的估算与控制应特别注意。
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重心 位置
排水 体积 形心 位置
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第三章 移动式平台的重量与重心
平台重量分类及典型工况
船舶与海洋工程学院
重量分类
Wh
LW
空平台重量
平台体钢料重量 舾装重量
排水量
Wf Wm Wr
机电设备重量
钻井设备重量
VL
活动载荷
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第三章 移动式平台的重量与重心
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排水量裕量
船舶与海洋工程学院
原因
(1) 估算误差-平台上各种重量项目成百上千，往往会有遗漏。 (2) 设备增加-在设计和建造中，业主提出增加设备和装置。 (3) 代用品-建造中有时会采用重量不同的代用品。
海上平台结构设计总则1
海上平台结构设计总则1第五篇海上平台结构第⼀章海上平台结构设计总则第⼀节平台结构设计的范围海上平台结构设计是海上平台设计的⼀个⾮常重要的组成部分。
特别是对于海上平台的安全性和可靠性⾄关重要。
海上平台结构设计包括设计导管架结构及甲板结构和附属结构等各个⽅⾯内容。
例如确定结构布置原则，正确地选⽤材料和计算荷载⽅法，选取适⽤的荷载系数，确定荷载组合⽅式，进⾏强度﹑刚度和稳定性计算，编制材料表以及有关设计⽂件等。
本章的内容和要求主要适合于导管架固定平台，部分内容也适合于浮式系统的模块设计。
为了设计⼀座既能可靠运⾏⽽⼜经济安全的海上平台，⾸先要进⾏平台总体规划。
所谓总体规划通常是指按照⼀般的设计准则、法规和标准确定平台上部的⼯艺﹑机电﹑仪表等设施的布置与⽀承结构选型的总体问题。
根据使⽤要求决定的上部设施与设备的总体布置是⽀承结构规划布置的依据，反过来⽀承结构的选型也必须满⾜⼯艺﹑机电﹑仪表等设施布置的要求。
两者之间有着极为密切的关系。
平台总体布置的⽬的就是要寻求平台总体的，⽽不是各个独⽴部分的最优设计⽅案。
实际上，平台设计过程就是反复进⾏⼯艺﹑机电﹑仪表等设施布置与结构选型相互配合的过程。
海上平台结构设计范围的分类，可以有不同的⽅法。
总体⽽⾔，平台结构设计的最终成果包含下述内容。
⼀、图纸⽂件⽬录⼆、规格书1．结构设计规格书2．结构材料规格书3．制造规格书（包括焊接检验要求）4．安装规格书三、设计报告1．在位分析（包括计算机的输⼊输出结果）2．施⼯分析（1）吊装分析（包括吊点分析）（2）拖航分析（3）打桩分析（4）装船分析（5）下⽔分析3．局部分析4．附属构件分析（1）防沉板计算（2）靠船件计算5．重量控制报告6．其他分析计算和报告四、材料表另外，平台结构⼜分为许多部分。
从⼤的⽅⾯来分，可以分为上部结构和下部结构，不过为了叙述的⽅便，我们分为如下⼏个⽅⾯。
⼀、导管架结构设计⼆、甲板结构设计三、浮式系统模块及⽕炬塔结构设计四、栈桥设计五、桩结构设计六、⽣活楼和⼯作间设计七、其他结构设计对于以上各部分的具体内容，将在后⾯论述。
海洋平台设计原理_第三章_海洋平台总体设计
舾装 设计
总体 设计
轮机 设计
电气 设计
专业分工与联系
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.1 平台设计概述
继承和创新
设计方法与思想
已存在很多案例，可供参考； 技术进步，材料、机电设备、 信息技术等； 新增功能要求，条件变化将 会有新的需求； “规范”发生变化，这是社 会进步的必然产物； “兼蓄并融”和“集思广 益” 。
建立在结构力学、弹性理论、水动力等基础理论和现 代计算技术的分析方法上，结合平台结构具体情况， 根据给定的环境条件和设计工况进行强度计算。
海洋开发带来新的需求，根据预定的功能需求，可复 合多种类型的平台或船舶来进行复合创新设计。
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平台型式的选择； 功能规划； 总布置设计； 主要要素； 重量重心； 舱容、可变载荷； 总体性能； 动力配置； 协调其它专业，等等。
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
“渤海5号”自升式平台
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
自
上部平台的形状；
升
式
桩腿的数量；
平 台
是否设桩靴；
结 构
桩腿型式；
型
升降方式；
式
选
等等。
择
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平 台 结 构 型 式 选 择
谈海洋平台重量重心控制的重要性及方法
ＳＵＮ Ｃｈａｏ，ＪＩＮ Ｌｉ－ｈｕａ，ＺＨ Ｕ Ｈ ａｉ—ｓｈａｈ
（Ｏｆｓｈｏｒｅ Ｏｉｌ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４６１，Ｃｈｉｎａ） 【摘 要 】海洋平 台从基 本设计到海上安装 完成，各个阶段都要对现 阶段设计重量 重心进 行严 格统计和控制 ，其 对平台设
谈海 洋平 台重 量重 心控制 的重 要性及方 法
Ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ａｎｄ Ｍ ｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｗ ｅｉｇｈｔ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｇｒａｖｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｏｆｓｈｏｒｅ Ｐｌａｔｆｏｒｍ
孙 超 ，金 １）
３ 重 量 重 心 控 制 的方 法
海洋平 台由于其 结构复杂 ，设 备 、管线较 多 ，对其实施 有 效 的重量重心 控制往 往存在较大 难度 ，固需 要设计 、建 造 、供 货方 等相关单位密切合作 ，实现 重量重心控制在允许 偏差范 围 内 。
海 洋平 台设 计阶段 ，根据 总体 布局 ，按照 机械 、配管 、电 气 、仪 表 、通 讯 、舾 装 、安全 、结构等专业 分别 对重量重 心进行 统计 ，最后进行汇总 。其 中，机械 、电气 、仪表等专业 ，可以根据
较 大风险 ，而且平 台上配备的设备 、可变荷载 等将 无法满足其 承载 力的要求 ，降低结构物的使用性能 ，一旦重心位置 超出设 计 要求 ，将 导致结构稳定性降低 ，严重的偏心效应将可 能导致 平 台倾 覆 ；对于建造单位而言 ，结构重量重心直接 影响到施工 机 具 、运输 船舶、海上 吊装 浮吊的选取 ，平 台承重 、吊装方案的 制定 ，海上浮 吊锚 点的 设置等 ；对于业 主而 言 ，重量控 制报告 对其建造 精度、材料估算 、费用控制都有指导价值 。
２ 重量重 心控 制的重要性
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2、设计工况
《重量重心计算书》 给出各种设计工况下的平台重量重心
满载作业工况 迁航工况 升降工况
满载、井位预定高度、规定环境条件 和正常作业。 一般、风暴 井位上，桩腿升降、预压及平台主体 提升。
自存工况
在极端环境下，不能继续作业。
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第三章 移动式平台的重量与重心
第一节 概述
重力和浮力相平衡 重量和重心的计算
一、平衡条件
1、重力等于浮力 2、浮力和重力在同一铅垂线上
排水量
Δ = ∑Wi = γ ∑ v i k i
平台各部分重量Leabharlann xG = xByG = yB
二、平台重量分类及典型工况
1、重量分类
空平台重量 排水量△ 可变载荷
钢料、舾装、机电设备和钻井设备等
第一节 空平台重量的分析和估算
一、自升式平台的重量分类与组合 空载重量 可变载荷 预压载 钻井载荷
二、几种有意义的重量组合
1、拖航工况 2、升降工况 3、预压载
满载排水量=空载重量+可变载荷 举升能力=空载主体重量+可变载荷 升降装置支持能力=空载主体重量+可变载荷 +预压载 桩腿箱地基反力=空载重量+可变载荷+预压载
4、钻井工况
升降装置支持能力=空载主体重量+可变载荷+钻井载荷
5、风暴状况
风暴状况平台重量=空载重量+可变载荷
三、平台体钢料重量估算
设计初步阶段
根据母型平台资料，用百分数法估算。
根据初步认可的主要尺度对各分项重量进行估算。
作业二
1、写出移动平台立柱和甲板钢料重量估算的一些公 式。 2、试阐述移动平台舾装部分和钻井设备重量估算的分 析和方法。 3、可变载荷是怎样估算的？