海洋移动式平台设计
如何对海洋平台进行结构优化设计
如何对海洋平台进行结构优化设计引言：海洋平台是石油钻探与生产所需的平台，主要分钻井平台和生产平台两大类。
平台与海底井口有立管相通，最早出现的平台是导管架平台，由若干根导管组合成而。
先把导管架拖运到海上安装就位，然后顺着导管打桩，最后在桩与导管之间的环形空隙里灌入水泥浆，使导管固定于海底。
平台设于导管架的顶部。
导管架平台的整体结构刚性大，适用于各种土质，是目前最主要的固定式平台。
由于海洋平台工作环境是在近海海面上，受到风浪等载荷作用，因此对其安全性和可靠性的分析和评价是确保其在服役年限内正常使用的重要环节。
1 海洋石油平台结构特点海洋石油平台是高出海面的一种海洋工程结构，按结构类型可分为固定式平台和移动式平台。
固定式平台又可以分为导管架型、塔型和重力型等各种结构形式。
移动式平台则包括自升式、半潜式，浮船式和张力腿式等结构形式。
海洋平臺是海洋资源开发的基础设施，是海上作业和生活的基地。
在复杂和恶劣环境条件下，环境腐蚀、材料老化、构件缺陷和机械损伤以及疲劳损伤积累等不利因素都将导致整体抗力的衰减、影响结构的服役安全度和耐久性。
合理地建立海洋环境载荷模型、系统地研究海洋平台结构可靠度，揭示海洋平台结构体系优化的理论和方法提高基于可靠度的海洋平台结构优化设计到一个新的水平、从而为海洋资源的安全开采提供科学可靠的保证。
2 海洋平台仿真建模导管架平台由上层平台结构和下部导管架结构组成，导管架底端通过桩基础固定。
上层平台包括支撑框架和甲板，主要提供生产和生活的场地，其外形为矩形。
下部导管由一系列钢管焊接而成，主体是六根主导管，其间用细管件作为撑杆，组成空间塔架结构，桩基础通过主导管插入海底土层。
整个模型采用三种单元类型：PIPE16，BEAM4，SHELL63。
下部导管架和上部甲板框架的主要竖向支撑构件采用PIPE16单元，甲板平面的框架梁采用BEAM4单元，水平甲板采用SHELL63单元。
整个模型采用同一种钢材，弹性模量EX=2e11Pa，泊松比PRXY=0.3，密度DENS=7800kg/m3。
海洋平台设计-重量与重心1
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？
海洋平台规范设计教案
教案总纲一、课程目的任务使学生初步掌握运用海洋平台规范进行设计的方法，加深对规范的理解和认识。
二、教学基本要求使学生了解学习本门课程的意义；了解规范制定的主要依据；规范中主要条款的运用方法；如何运用规范进行平台结构设计。
三、课程内容及学时安排第一章概述 2第二章设计载荷 2第三章设计通则 6第四章自升式平台 4第五章半潜式平台 2第六章坐底式平台 2第七章水密舱壁与深舱舱壁 2第八章课程设计 4四、教学方法及手段根据教室安排情况，尽可能使用多媒体教学。
授课中以讲课与设计实例相结合。
五、教材及主要参考资料中国船级社.海上移动平台入级与建造规范.人民交通出版社，1992.中国船级社.海上移动平台入级与建造规范.人民交通出版社，2005.孙丽萍，聂武编.海洋工程概论.哈尔滨工程大学出版社，1999.李治彬编.海洋工程结构.哈尔滨工程大学出版社，1999.中国船舶工业总公司.船舶设计施用手册-结构分册.国防工业出版社，2000.第一章概述1.1 课程性质介绍本课程主要授课对象；学生未来分配方向-中石油等相关企业；石油工业的开采与发展-开采技术、成本、海洋平台的用途；授课的方式-每次课以几个重点问题进行讨论。
1.2 规范在专业中的地位和作用1)什么是结构规范？结构规范—对船舶（海洋平台）结构及构件的形式、强度、刚度、稳定性以及建造工艺、焊接、材料等做出规定并强制执行的法规。
规范的特点：权威性（强制执行）、合理性、实用性（简单、易懂）。
2)什么是结构规范设计？结构规范设计—以结构规范为设计依据，确定船舶（海洋平台）结构形式、结构布置、构件规格以及结构使用的材料、焊接、建造工艺等，从而使船舶（海洋平台）具备足够的强度、刚度、稳定性的设计方法。
3)规范在专业中的地位和作用规范是专业理论的总结；规范是理论与实践的产物。
4)结构设计的一般步骤确定结构形式（构件的布置）、载荷、简化力学模型、选取构件（带板、剖面模数计算）、计算应力、根据材料和经验确定许用应力、比较二者值得出结论。
海洋平台设计原理
海洋平台设计原理1)海洋平台按运动⽅式分为哪⼏类？列举各类型平台的代表平台？固定式平台：重⼒式平台、导管架平台（桩基式）；活动式平台：着底式平台（坐底式平台、⾃升式平台）、漂浮式平台（半潜式平台、钻井船、FPSO）；半固定式平台：牵索塔式平台（Spar）：张⼒腿式平台（TLP）2)海洋平台有哪⼏种类型？各有哪些优缺点？固定式平台。
优点：整体稳定性好，刚度较⼤，受季节和⽓候的影响较⼩，抗风暴的能⼒强。
缺点：机动性能差，较难移位重复使⽤活动式平台。
优点：机动性能好。
缺点：整体稳定性较差，对地基及环境条件有要求半固定式平台。
优点：适应⽔深⼤，优势明显。
缺点：较多技术问题有待解决3)导管架的设计参数有哪些？（P47）1、平台使⽤参数；2、施⼯参数；3、环境参数：a、⼯作环境参数：是指平台在施⼯和使⽤期间经常出现的环境参数，以保证平台能正常施⼯和⽣产作业为标准；b、极端环境参数：指平台在使⽤年限内，极少出现的恶劣环境参数，以保证平台能正常施⼯和⽣产作业为标准4、海底地质参数4)导管架平台的主要轮廓尺⼨有哪些？（P54）1、上部结构轮廓尺度确定：a、甲板⾯积；b、甲板⾼程2、⽀承结构轮廓尺度确定：a、导管架的顶⾼程；b、导管架的底⾼程；c、导管架的层间⾼程；d、导管架腿柱的倾斜度（海上导管架四⾓腿柱采⽤的典型斜度1：8）；e、⽔⾯附近的构件尺度；f、桩尖⽀承⾼程5)桩基是如何分类的？主桩式：所有的桩均由主腿内打出；群桩式：在导管架底部四周均布桩柱或在其四⾓主腿下⽅设桩柱6)受压桩的轴向承载⼒计算⽅法有哪些？（P93）1、现场试桩法：数据可靠，费⽤⾼，深⽔实施困难；2、静⼒公式法：半经验⽅法，试验资料+经验公式，考虑桩和⼟塞重及浮⼒，简单实⽤；3、动⼒公式法：能量守恒原理和⽜顿撞击定理，不能单独使⽤；4、地区性的半经验公式法：地基状况差别，经验总结。
7)简述海洋平台管节点的设计要求？（P207）1、管节点的设计应降低对延展性的约束，避免焊缝⽴体交叉和焊缝过度集中，焊缝的布置应尽可能对称于构件中⼼轴线；2、设计中应尽量减少由于焊缝和邻近母材冷却收缩⽽产⽣的应⼒。
半潜式海洋平台主要大型基座的设计的要求
半潜式海洋平台主要大型基座的设计的要求摘要：介绍半潜式海洋生活平台的主要大型基座结构特殊性、连接形式选择、载荷分析、焊接类型、焊接打磨、疲劳处理等，安装工艺和精度要求，分析主要大型基座建造的难度和注意事项以及一些处理措施，从而为半潜式海洋生活平台主要大型基座设计、建造提供相关参考。
关键词：半潜式海洋生活平台大型基座结构发电机基座推进器基座导览器fairlead半潜式海洋生活平台是移动式海上平台的一种。
由四个或多个立柱（column）连接下面两个浮筒（pontoon）和一个上面甲板（deck）组成的。
平台工作时，通过中央控制系统向压载泵发出信号使其向浮筒和立柱内注射压载水，浮筒和立柱下沉。
只淹没浮筒在海中某一水深处，使平台呈半潜状态。
作业完成后，排出立柱/浮筒里的水，浮起平台可以自航或拖航到别处作业区域。
工作水深可由几十米扩展到几千米深海域。
下面以某半潜式生活平台为例对主要的发电机、fairlead、全回转推进器基座进行介绍。
一.发电机基座设计要点：发电机基座舱室介绍：所有的系统，生活，生产等活动所需的电力系统由6台*4950kw柴油供用，发电机均布在deckbox 的首部的3个发电机舱，每个发电机舱有两台发电机，三个机舱跨距13.5m*39m；由于deckbox 69*69跨距的结构物全部由4个clumn支撑，因此机舱区域为deckbox悬空的，发电机自重，振动等对此处的结构设计提出了很高的要求。
需要对基座和相关结构进行计算和强度的复核。
考虑到结构的相似性，选择中间一个典型的且最危险的区域进行计算，以便减少设计和计算工作量。
以下为舱室布置概况图发电机基座的设计要求及注意事项：1.研读发电机厂家资料，明确各工况载荷、受力等信息输入，根据规范、厂家资料、舱室布置要求绘制基座图。
2.主机基座必须具有足够的刚度和强度，并保证载荷的合理传递。
结构必须满足规范要求。
但对于附有基座结构要求的主机应按该要求设计基座，若此要求与规范不一致时，应与船检协商。
船舶概论第五章：海洋平台设计(海洋平台介绍)
FPSO
FPSO
FPSO
FPSO的主要功能有：
原油生产和污水处理
在FPSO主甲板以上，可根据生产工艺的要求设置 生产甲板。生产甲板就相当于一座陆地处理厂，在 生产甲板上设置油气生产和污水处理所不可缺少的 设备，如加热器、分离器、冷却器、污水脱油装置 、压缩机、输送泵、安全放空装置等，以及为生产 需要的其它配套设施。处理合格的原油进舱储存； 处理达标的生产污水直接排海或作为油田注水的水 源；分离出来的天然气作为发电机和加热锅炉的燃 料，或输送到陆地供客户使用。
各种平台的特点（续9）
3、张力腿式平台
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。一般来说，半潜式平台的锚泊定位 系统，都是利用锚索的悬垂曲线的位能变化来吸收平台在波浪中动能的 变化。悬垂曲线链的特征之一是链的下端必须与水底相切，以保证锚柄 不会从水底抬起，这样就可保证锚的抓力。张力腿式平台也是采用锚泊 定位的，但与一般半潜式平台不同，其所用锚索是绷紧成直线的，不是 且悬垂曲线的，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。用的 锚是桩锚（即打入水底的桩作为锚用），或重力式锚（重块）等，不是 一般容易起放的转爪锚。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。
FPSO本身就是一艘大型的船舶，可以有舵，能 自航，也可以无舵，靠拖航就位。该装置通过 固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上 ，可随风浪和水流的作用360°全方位地自由 旋转。
FPSO
FPSO通常与采油平台或海底采油系统组 成一个完整的采油、原油处理、储油和 卸油系统。
工作原理：通过海底输油管线接受从海 底油井中采出的原油，并在船上进行处 理，然后储存在货油舱内，最后通过卸 载系统输往穿梭油轮(Shuttle Tanker)。
海洋预报移动客户端软件的设计与实现
海洋预报移动客户端软件的设计与实现*於乐1，刘爱超1，钱程程1，于清溪2，于斐3（1.国家海洋局北海预报中心，山东青岛266061；2.国家海洋局北海信息中心，山东青岛266061；3.中国水产科学研究院黄海水产研究所，山东青岛266700）据2020年4月30日发布的《2019年中国海洋灾害公报》统计，各类海洋灾害共造成直接经济损失117.03亿元。
其中，风暴潮灾害损失116.38亿元；海浪灾害损失0.34亿元，死亡（含失踪）22人。
在如此大的环境下，国家和人民对海洋防灾减灾服务的需求日趋增长，而及时提供准确的海洋预警报数据是防灾减灾的重中之重。
据2020年4月发布的第45次《中国互联网络发展状况统计报告》统计：截至2020年3月，我国手机网民规模达到8.97亿，网民使用手机上报的比例为99.3%。
本着加强北海区海洋使用状况监视、监测，提高海洋信息管理科学化、规范化水平的目的，为了各级环境预报部门能实时掌握海洋信息资源，就此设计一套基于iOS和Android系统、可扩展的综合海洋信息化移动服务平台。
1国内研究现状分析近些年来，国内应用新的技术和工具，一直在探索开发海洋预报系统。
2013年国家海洋环境预报中心自主研发了我国第一个全球范围的大洋数值预报系统，预报时效为7天。
由国家海洋环境预报中心牵头，多单位共同承担了海洋公益性科研专项“海洋预报综合信息系统（MiFSIS）研究应用”。
开展了海洋预报信息化方面的理论探索和技术攻关，研发了大规模、长时间的业务化应用的海洋预报综合信息系统。
国家海洋局南海预报中心从实际工作出发，开发了一套以.NET为平台采用C#编程语言和Oracle数据库，并结合了AJAX技术开发的产品，该系统拓展性强、任务分工明确、人机交互性高，是一套可以提高工作效率和预报质量的海洋预报系统。
海洋预报系统在海洋模式分辨率和复杂性等方面都在不断改善，并采用更准确的数据同化方案，提供近实时的全球海洋预报产品，但准确、及时的海洋预报产品目前还停留在电脑屏幕上，海洋预报移动客户端（APP）少之又少，涉海企业、渔民、游客等大众想要随时随地查询海洋预警报信息是十分不方便的，因此本文提出了海洋预报移动客户端的设计方案，实现为智能移动用户提供准确、及时的海区、渔场和沿海城市等海洋预报和海洋灾害预警报信息。
二. 移动式平台结构设计规范
哈尔滨工程大学
第二章 平台结构设计规范 船舶与海洋平台设计规范
2015年11月
时间 1972年 1972 1972 1973年
1977
1979 1979 1984 1988
宽度B：垂直于纵剖面量得的两舷壳板内侧之间的最大水平距离。水面式平 台B为最宽处由一舷肋骨外缘至另一舷肋骨外缘之间的水平距离。
型深D：平台长度中点处沿舷侧从基线量至干舷甲板的下缘的垂直距离。
吃水d：从基线量至勘划的载重线的垂直距离。
水深h：从海底到平均低水位海平面得垂直距离加上天文潮和风暴潮的潮高
底漆或涂料 牺牲阳极的阴极保护系统 强制电流的阴极保护系统 腐蚀余量
2015年11月
哈尔滨工程大学
第二章 平台结构设计规范 船舶与海洋平台设计规范
结构强度设计
结构设计 结构特征参数计算 板： 骨材、扶强材： 立柱、桁材： 支柱： 水密要求 液舱要求 槽型舱壁
哈尔滨工程大学
第二章 平台结构设计规范 船舶与海洋平台设计规范
2015年11月
自升式平台的特殊和次要构件
特殊构件 与衬垫或桩靴相连接部分的桩腿垂直结构；
含有新颖构造桁架式桩腿结构中的连接部位，包括使用的 铸钢件或锻钢件。 次要构件 柱形腿内部骨架，包括隔壁和桁材； 平台主体内部舱壁和骨架（作为主要构件者除外）；
2015年11月
哈尔滨工程大学
第二章 平台结构设计规范 船舶与海洋平台设计规范
按常规水深划分
2015年11月
哈尔滨工程大学
第二章 平台结构设计规范 船舶与海洋平台设计规范
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9.4.1 设计的基本要求和考虑 1、设计的基本要求； 2、设计的基本考虑。
9.4.2 移动式平台的重量 1、自升式平台的重量分类 2、自升式平台典型工况的重量组合 3、半潜式平台的重量分类 4、某些特殊重量的估算
9.4.3 自升式平台的主尺度 和总布置 1、总体布置 2、桩腿
9.4.4 半潜式平台的主尺度 和总布置 1、半潜式平台的构造形式 2、下浮体 3、立柱 4、平台主体
9.2.2 风载荷
设计风 速
风载荷 计算
9.2.3 波浪载荷 1、波浪参数的定义； 2、波浪理论及适用范围； 3、小尺度结构物波浪载荷计算； 4、大尺度物体上的波浪力。
9.2.4 流载荷
1、设计流速； 2、流载荷计算； 3、卡门涡列引起的水流中柱状构件பைடு நூலகம்振动
9.3 平台总体性能
9.3.1 完整稳性 1、静水力和稳性横截曲线的计算； 2、完整稳性横准； 3、风倾力矩曲线计算； 4、移航浮态。
自升式平台 设计工况
移航工况 升降工况 自存工况
9.1.2半潜式平台简介
半潜式平台
平台主 体
下浮体
立柱
9.1.2半潜式平台简介 正常作业工况
半潜式平台 设计工况
移航工况
自存工况
9.2 海洋平台的环境载荷
9.2.1 设计环境条件的确定
实际测量结果和实船情况
平台的设计 环境条件
规范与法规
约束
船东或客户的要求 海况或气象资料预测
9.3.2 坐底稳性 1、抗倾稳性； 2、抗滑稳性； 3、地基承载力；
9.3.3 破舱稳性 1、规范对破舱稳性的要求； 2、破损范围； 3、破舱稳性计算。
9.3.4 移动式平台在波浪中的 应用 1、允许的运动极限； 2、半潜式平台在波浪中的运动及固有周 期； 3、自升式平台在波浪中的运动。
9.4 移动式平台总体设计
船舶设计原理
第九章 海洋移动式平台设计
9.1 概述
9.1.1 自升式平台简介
9.1.1 自升式平台简介
自升式平台
平台主 体
桩腿
桩腿升 降装置
9.1.1 自升式平台简介 自升式平台操作状况
移航 就位 下桩 插桩
降下主体
钻井
升起主体
预压
拔桩
提桩
固桩后移航
9.1.1 自升式平台简介 正常作业工况