浮式平台二 海洋工程结构稳性分析的规范方法
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；
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
浮式结构物定位系统设计与分析的推荐作法
前 言
本标准等同采用美国石油学会的《浮式结构物定位系统设计与分析的推荐作法》（1996年版），即API RP 2SK《API Recommended Practice for Design and Anaalysis of
Stationkeeping Systems for Floating Structures》（1996）。
本标准的译文中关于风、浪、流、冰、温度、地震等环境条件数据或定量计算方法，仍使用原标准中得数据和定量计算方法。关于计量单位，以公制单位为主，即公制单位值在前，其后将英制单位的响应标值在括号内。为不改变原标准中公式、曲线的形状特征，常熟和系数，凡使用硬直单位的，仍沿用英制单位。
本标准的附录A、附录B、附录C和附录D均为资料性附录
本标准由中国海洋石油总公司提出并归口。
本标准起草单位：天津市银旭科技中心。
本标准主要起草人：田树棠、王仲民、王朋来。
API前 言
在本推荐作法中凡用竖线标出的部分都是对API前版所作的修改。注意，所有章节、段落、图和表均已重新编号。
本推荐作法的所有权属于API海洋结构分会。
API出版物可为愿意使用的任何人所用。为确保出版物中资料的准确性和可靠性，本学会已经做了各种努力，但是，本学会对与本出版物有关联的一些问题绝不做出表示、保证或担保，并且明确表示对由于使用本出版物产生的损失或损坏不承担任何义务或法律责任，并且对由于本出版物可能与联邦、州或市法律发生冲突而违反了这些法律不承担任何义务或法律责任。
欢迎提出修改意见，并直接提供给华盛顿，D.C20025 1220L大街，N.W.美国石油学会勘探与生产部主任。
这个标准按封面上注明的日期开始生效，但亦可在发布之日起资源地使用。
API环境保护使命和环境保护知道原则
从长远发展趋势看，影响石油工业未来生存的一个最重要问题是公众对环境的关注，鉴于这一发展趋势，美国石油学会（API）的成员伙伴们建立起了一种积极地、向前看的环境战略，称当代环境合作伙伴行动战略（STEP）。这个行动计划所瞄准的目标，就是通过改善石油工业的环境、健康与安全状况，对公众的关注作为回应，用文件方式记录这些改善，并与公众沟通。这个行动战略（STEP）的基础便是美国石油学会（API）的环境保护使命个环境保护指导原则。API标准将促进人们从事良好的工程设计和作业实践，是执行API的STEP的一种重要手段。
海洋平台-30题答案
海洋平台-30题答案(总8页)
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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
固定式平台 导管架平台
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）。
半固定式平台 牵索塔式平台（Spar）：张力腿式平台（ TLP）：
2.海洋平台有哪些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.设计半潜式平台的关键技术有哪些
总体设计技术、系统集成技术、钻井系统集成与钻井设备技术、平台定位技术、结构强度与疲劳寿命分析技术、平台制造技术等。（深水半潜式）
4.设计SPAR平台的关键技术有哪些
目前对Spar平台的研究主要集中在平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、垂荡板和侧板的设计研究以及平台主体与系泊系统、平台构件之间的相互作用的耦合分析,同时,浮力罐与支架间的碰撞问题近年来也成为研究的热点问题之一
5.海洋平台的设计载荷分为哪三类各类载荷的定义
使用荷载：平台安装后，在整个使用期间，平台受到的除环境荷载以外的各种荷载。
环境荷载：由海洋的风、波浪、海流、海冰和地震等水文和气象要素在海洋平台上引起的荷载。
施工荷载：平台在施工期间所受到的荷载，是发生在建造、装船、运输、下水、安装等阶段的暂时性荷载。
6.在导管架平台建造过程中常见的施工措施有哪些
吊装力：平台预制和安装过程中对平台组件的起吊力。
装船力：直接吊装&滑移装船，强度&稳性校核。
运输力：驳船装运&浮运，支撑力&拖航力。
下水力和扶正力：导管架平台安装。
“企鹅”号大型圆筒型FPSO出坞及靠泊作业分析
NAVIGATION航海330 引 言随着陆地油气资源过度开发不断枯竭，人类把油气资源开发的目光瞄准海洋，深海蕴含着全球40%的油气储量。海上油气加工厂（FPSO）是海洋油气开发的有效途径之一，FPSO是集生产、储油、卸油为一体的海上浮式生产储卸油装置。“企鹅”号（见图1）是国内自主设计与建造的最大的圆筒型FPSO，其储油能力达400 000桶。“企鹅”的出坞、靠泊、倾斜试验及后续浮装工作均需多方协同制定严格的操作规程。本文以2021年2月10日FPSO“企鹅”（见图2）自青岛海西湾中海油海工码头出坞靠泊作业为典型实例。“企鹅”技术参数：最大直径（不含碰垫）：87.5 m，船体直径：70 m，出坞吃水（含底部锌块0.5 m ）7.7 m，排水量＞30 000 t，船体周围有防腐蚀的锌块，拖船只可拖不能顶。“企鹅”是典型的圆筒型FPSO，且中间细，两端粗，类似“哑铃”，且上下不完全对称，通过查阅资料和实操总结，圆筒型FPSO其操纵特点如下：（1） 由于其圆筒型结构，在水面上及水面下均拥有对称性，具有各项同性，不具有航向稳定性，对于风浪流的方向不敏感；（2） 相同装载情况下，水线面积更大，具有更强的抗
倾覆能力，抗载荷能力强，同天气条件下，海上作业状态更“企鹅”号大型圆筒型FPSO出坞及靠泊作业分析
加稳定；（3）出坞时对坞门处流体具有阻塞效应，流速增加，出坞过程中出现易变阻力现象，受力不均匀情况下，更容易旋转，而且由于其圆形结构，判断偏转及运动方向时难度更大；（4） 相比船型结构，其运动更具有不确定性，受力时更易于偏荡，且易伴随旋转，自我恢复能力差；（5）大型圆柱航行中易出现涡激振动现象，产生周期性振荡的横向力，对切向力反应敏感，且拖船等辅助操作时由于其弧形表面影响，对施力方向判断参考性较差，相比其他类型操作误差加大。由于圆筒型FPSO的自身特征对本次出坞靠泊作业带来较大难度，国内目前在该类型FPSO出坞靠泊作业缺乏相关案例，青岛引航员在考虑风流载荷与多艘拖船共同作用下顺利完成了“企鹅”号出坞及靠泊作业。过程中所采用的操作思路、技巧及注意事项等本文所研究成果供同行参考。1 作业环境及圆筒型稳性计算分析1.1 船坞及操纵水域特点 中海油船坞，如图3所示，长420 m，宽110 m，深13.9 m，走向为288.5°，两侧有防撞条，但对“企鹅”防护作用很小，且口门处有3个废弃沉箱，难以清理，其大小为49×43 m，徐信江 孔祥伟（青岛引航站， 山东青岛 266011)摘要：FPSO具有吨位大、形状多样和无动力等特征，其出坞和靠泊作业是行业难点。“企鹅”为圆筒型大型FPSO，具有各项同性，不具有航向稳定性，易出现涡激振动，产生周期性振荡的横向力等现象给操纵带来巨大挑战。本文从引航员实操视角给出 “企鹅”由中海油船坞出坞及靠泊全过程的作业方法及相关辅助手段，制定了一套完整的作业流程和体系，总结了作业过程中的成功经验，分析了不足之处。关键词：圆筒型FPSO；风流载荷；操纵控制；拖船
海上风电漂浮式基础平台及其风险分析
产业ＩＩｎｄｕｓｔｒｙ
海上风电
漂浮式基础亚厶十口及其风险分析
●峰能斯格尔可再生能源科技有限公司ＩＣｈａｒｌｅｓＲＢｒｉｇｇｓ
■翻译Ｉ柴瑞龙朱丹
４８风能ｗｉｎｄＥｎｅｒｇｙ一、引言
在海上风电漂浮式基础平台（ｆｌｏａｔｉｎｇ
ｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｐｌａｔｆｏｒｍｓ，以下简称ＦｗＴＰ）听上去还难以置信的时候，右油与天然气行业
已经在更深的水域开了先例，尽管这两者的理论基础有一定的区别。现今最为通用的海上风
电基础——单桩基础和导管架基础，如应用在
水深超过５０米一６０米的水域，其经济性将大
打折扣。
采用ＦⅣＴＰ也许比底部固定式海上风电
机纽更合适的原因主要是：
（一）大型风电机组布局的灵活性，水深
已小再是首要问题；
（二）减少了视觉影响；
（三）简化了海上安装步骤；
（四）整合ｒ机身与塔架，去除了针对具
体项目的特定过渡连接段（欧洲海上风电采用
单桩基础的项目，风电机组连接段已产生下猾
位移问题）；
（五）批最生产可以降低安装成本，整个
平台和风电机组都在沿岸组装完成；
（六）刘野生动物及其栖息地，如对候鸟
和海洋哺乳动物的潜在影响较小。
发展ＦＷＴＰ首先需要解央四项内容，分
别是：ＦｗＴＰ的设计标准与规范；取得认证的
制造厂的质量保证；锚索固定与系锚的费用要
低；上部重量要减轻。二、潜在市场
全球彳丁不少地方适合该技术的发展和应
用，一些ＦＷＴＰ公司瞄准了法田地中海海
岸（Ｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅａｎ）、伊比利亚半岛（西班
牙）、意大利、日本、韩国、挪威、苏格兰和
美国等国家和地区的一些市场。对于这些同家．
目前只有美国缅因州制定了安装口标，即在
２０１０年５月，前任缅因州州长约翰巴勒达奇（ＪｏｈｎＢａｌｄａｃｃｉ）制定了２０３０年５００万千瓦的
ＦｗＴＰ装机容最目标。缅因州的这一规划正在
由深海风电集团（ＤｅｅｐＣｗｉｎｄＣｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）
推进，该集冈是由超过３０个来自于学术研究
院校和风电机组制造商等机构组成的。
三、海上风电漂浮式基础平台的设
计形式
通常被应用于石油和天然气行业的平台形
船舶静力学
船舶与海洋工程静力学研究的是船舶、海洋平台及其他海洋浮式结构在静水中的浮性、稳性和抗沉性等流体静力学特性。若不考虑结构的变形，无论是船舶或海洋平台，都可作为一个浮于水面的刚体来对待。浮体在静水中的流体静力学特性是船舶和海洋平台静力学的共性问题，也是本章所要讨论的问题。
1.1 浮体的坐标系
为了讨论浮体的流体静力学特性，首先需要建立一个坐标系。为了研究方便，通常建立两个坐标系：一个是大地坐标系，该坐标系设定为右手坐标系，xoy坐标平面取为静水面，z轴铅垂向上为正。另一个是联体坐标系，联体坐标系固结于浮体，坐标原点的位置视具体研究问题而定，对于船舶或海洋平台等海洋结构物，联体坐标系的坐标平面通常取为结构的对称面。
图1.1 浮体的坐标系示意图
1.2 坐标变换
平面或空间中的任意一点都可以用某个平面或空间坐标系下的坐标来描述。空间点的位置在不同坐标系下具有不同的表达形式，空间点在两个不同坐标系间坐标值的转换关系称为坐标变换。直角坐标系中的坐标变换可分为平移变换和旋转变换两种类型。
平移变换：在直角坐标系下，若两个坐标系对应的坐标轴是同向的，空间任意一点在两个坐标系1111zyxO和2222zyxO中下的坐标值可以用平移变换来实现。假设空间点在在第一个坐标系中的坐标值为1111,,zyxPO，在第二个坐标系中的坐标值为2222,,zyxPO，第二个坐标系的坐标原点在第一个坐标系中的坐标值为cbaOO,,21
POOOPO2211 （1.1）
1.1） xG yG zG
OG xB
yB zB
OB 静水面
水线面
联体坐标系 大地坐标系
z1
x1 y1 z2
x2 y2
o1 o2 P
图1.2 平移变换 展开后为：
czzbyyaxx212121 （7.2）
旋转变换：当两个坐标系的坐标原点相同，但是对应的坐标轴不重合，则空间任意一点在两个坐标系中的坐标值可以用旋转变换来实现。旋转变换的一般形式为：
FLNG与LNG运输船稳性规范要求的对比分析
第４７卷２０１８年７月 船海工程ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ.４７Ｊｕｌ.２０１８ ＤＯＩ:１０.３９６３/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣７９５３.２０１８.Ｓ１.０４６ＦＬＮＧ与ＬＮＧ运输船稳性规范要求的对比分析
孙明ꎬ刘文民ꎬ梅荣兵ꎬ姚云熙ꎬ马士林ꎬ姜福洪ꎬ李科文ꎬ刘祥建(大连船舶重工集团有限公司ꎬ辽宁大连１１６０２１)摘 要:以某型ＦＬＮＧ和ＬＮＧ运输船为对象ꎬ运用ＮＡＰＡ软件ꎬ分别对浮式ＬＮＧ生产储缷平台(ＦＬＮＧ)和ＬＮＧ运输船需要满足的稳性衡准(包括完整稳性和破舱稳性)进行计算ꎻ对比分析二者的计算结果ꎬ提出了ＦＬＮＧ和ＬＮＧ运输船稳性规范规则的重点和难点ꎮ关键词:稳性ꎻ海洋工程ꎻ浮式液化天然气生产储卸平台中图分类号:Ｕ６６２ 文献标志码:Ａ 文章编号:１６７１￣７９５３(２０１８)Ｓ１￣０２１３￣０５
收稿日期:２０１８－０４－０３修回日期:２０１８－０４－３０第一作者:孙明(１９８４—)ꎬ男ꎬ硕士ꎬ工程师研究方向:船舶总体设计 浮式液化天然气生产储卸平台(ＦＬＮＧꎬ又称ＬＮＧ－ＦＰＳＯ)是一种专用于海上天然气田开发的浮式生产平台ꎬ通过系泊装置定位于海上ꎬ具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的多方面功能ꎮＦＬＮＧ主要应用于远海天然气田和边际小气田的天然气开采项目中:ＦＬＮＧ可以将天然气加工处理等多项环节直接转移到油气田附近进行ꎬ避免了在海底铺设长距离传输管道ꎬ不再需要对管道进行维护等相关工作ꎬ有效降低了远海气田的开发成本ꎻＦＬＮＧ的船体可以由现有船舶改装而成ꎬ机动性非常强[１]ꎮＬＮＧ运输船是将液化天然气从供应的终端(包括ＦＬＮＧ平台等)运往接收站的专用型特种船舶ꎮＬＮＧ运输船是整个液化天然气供应链中十分重要的组成部分ꎬ在天然气的开发利用过程中起着不可替代的作用ꎮ稳性对船舶和海洋工程的安全有十分重要的意义ꎬ是船舶和海洋工程的基本安全保障ꎬ也是船舶和海洋工程设计、制造和运营领域中一个非常复杂的课题ꎮ许多国家和学术组织投入了大量科研经费和科研人员积极展开这一重要领域的研究ꎬ以推动船舶和海洋工程稳性的研究进展ꎮ为了更好地满足市场需求、积累更多的设计经验及增加技术储备ꎬ也鉴于ＦＬＮＧ和ＬＮＧ运输船在天然气储存、装卸和运输领域的紧密联系ꎬ基于中国近海为作业海域ꎬ主要研究ＦＬＮＧ和ＬＮＧ运输船需要满足的稳性衡准(包括完整稳性和破舱稳性)ꎮ１ 适用于ＦＬＮＧ与ＬＮＧ运输船的稳性分析的规范规则１.１ 适用于ＦＬＮＧ稳性分析的规范规则与ＦＬＮＧ稳性分析相关的规范规则[２]主要有以下几类ꎮ１)«国际散装运输液化气体船舶构造与设备规范»(ＩＧＣＤＯＤＥ)ꎮ２)基于中国近海ꎬ采用ＣＣＳ规范ꎬ«海上浮式装置入级及建造规范２０１４»ꎮ３)基于中国近海ꎬ«浮式生产储油装置安全规范»(ＦＰＳＯＳＡＦＥＴＹＲＵＬＥＳＯＦＣＨＩＮＡ２０１０)ꎮ４)«国际完整稳性规范»(２００８ＩＳＣＯＤＥ)ꎮ５)«国际海事组织防污染公约»(ＭＡＲＰＯＬ７３/７８２００６)ꎮ６)«海上移动式钻井平台构造和设备规范»(２００９ＩＭＯＭＯＤＵＣＯＤＥ)１.２ 适用于ＬＮＧ运输船稳性分析的规范规则与ＬＮＧ运输船稳性分析相关的规范规则[３]主要有以下几类ꎮ１)«国际散装运输液化气体船舶构造与设备规范»(ＩＧＣＤＯＤＥ)ꎮ２)基于中国近海ꎬ采用ＣＣＳ规范«散装运输液化气体船舶构造与设备规范１９９６»ꎮ３)«国际完整稳性规范»(２００８ＩＳＣＯＤＥ)ꎮ１.３ ＦＬＮＧ和ＬＮＧ运输船稳性分析规范规则对比 通过对适用于ＦＬＮＧ和ＬＮＧ运输船稳性分析的规范规则分别进行研究ꎬ可以发现二者在稳３１
浮式风机半潜平台稳性数值分析
第３８卷第１０期 ２０１１年ｌ０月 应 用 科 技 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．３８，Ｎｏ．１０ ０ｅｔ．２０１１
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－６７１Ｘ．２０１ １．１０．００４
浮式风机半潜平台稳性数值分析
张亮，邓慧静
（哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：随着大型海上风电场的建设逐步由浅海域向深海海域发展，研究浮式风机已成为各国开发海上风能的 热点工作，相应的传统固定式基础结构已不能满足海上风力机工作性能要求．因此设计一种三立柱式半潜平台 作为浮式风机基础结构，并结合海洋平台与陆地风机的特点，应用海洋工程商业软件ＳＥＳＡＭ对半潜平台完整 稳性及破舱稳性进行数值分析，主要考虑平台发生大角度倾斜及舱室破损倾斜后，浮式风机是否会出现倾覆现 象．模拟结果证明，一舱破损或两舱破损风力机不会出现倾覆现象，风机可以保证正常发电． 关键词：海上浮式风力机；半潜平台；完整稳性；破舱稳性 中图分类号：０３５２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－６７１Ｘ（２０１１）１０－００１３－０５
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ
ｔｈｅ ｓｅｍｉ－ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ
ＺＨＡＮＧ Ｌｉａｎｇ，ＤＥＮＧ Ｈｕｉｊｉｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｄｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｆａｒｍ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｅａ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｅｐ ｓｅａ，ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｈｏｔ ｔｏｐｉｃ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ ｍａｎｙ ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ． Ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｉｘｅｄ ｔｙｐｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃａｎ ｎｏｔ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａ－ ｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｔｒｉｐｌｅ—ｃｏｌｕｍｎ ｓｅｍｉ—ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ．ａｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ，ａｎｄ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ ａｎｄ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｎｄ，ｔｈｅ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＳＥＳＡＭ ｆｏｒ ｏｃｅａｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｏ ａ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｉｎｔａｃｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｄａｍａｇｅｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｍｉ－・ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｐｌａｔ・－ ｆｏｒｍ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ｗｉｔｈ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｓ ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｌａｒｇｅ ａｎｇｌｅ ａｎｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃａｂｉｎ ｉｓ ｄａｍａｇｅｄ ｔｏ ｉｎｃｌｉｎｅ，ｉｆ ｔｈｅ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｗｉｌｌ ｏｖｅｒｔｕｒｎ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｏｎｅ ｃａｂｉｎ ｏｒ ｔｗｏ ｃａｂｉｎｓ ｄａｍａｇｅ，ｔｈｅ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｗｉｌｌ ｎｏｔ ｏｖｅｒｔｕｒｎ．Ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ ｃａｎ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｎｏｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａ— ｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｓｅｍｉ—ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ；ｉｎｔａｃｔ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｄａｍａｇｅｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
监测浮船的稳定性及抗风等级分析计算
0引言
浮船式水质监测站（简称监测浮船）能实现定时、
定点的在线式监测，对监测水域的水质进行高密度的
采集、监测及信息传输，在实际应用中取得了良好的
效果。随着生态环境部对重要江河湖库生态保护治理
工作的推动，监测浮船在近几年的水质监测项目中被
广泛应用，浮船在户外环境运行的稳定性和安全性成
为水质监测站面临的挑战。根据《内河渡口渡船安全
管理规定》（交通运输部交海发〔2014〕199号）中的要
求，渡船应在检验证书中标明船舶的抗风等级［1］，抗风
等级的核定标准应综合考虑船舶的设计抗风能力、船
舶航行水域的特殊状况等。目前，绝大多数民用船只
在满足安全规范要求的情况下进行稳性设计［2］，按照
广东海事局制定的《内河渡船抗风等级核定方法》（简
称《方法》）初步确定抗风等级，但船只实际能抗多少
级别的风速、适合在哪个航区航行，《方法》中没有明
确标注，特别是监测浮船这种在地表水领域定点投放
的特殊用途船只，其抗风等级核定没有船只稳性校验
数据进行理论支撑。因此，有必要对监测浮船的稳定
性及抗风等级进行探讨，国内研究者结合各自的领域
提出了有价值的意见。冯振玉［3］认为满足稳性衡准数
的船舶可以预报船舶抗风等级；王艳杰［4］提出基于船舶运动规律的抗风能力计算模型，实现无动力船舶在
多种避风及停泊方式下的抗风能力估算，该计算模型
对船舶抗风等级的分析计算起到重要的推动作用。本
文参考交通运输部海事局发布的《内河船舶法定检验
技术规则》（2015年修改通报）中的技术要求，简化监
测浮船的模型，从船舶的初稳性、摇摆固有周期、风压
倾侧力臂等因素综合考虑［5］，确定浮船的稳定性和抗
风等级计算方式。
1稳定性计算
1.1监测浮船重心计算
浮船式水质监测站将水质自动采水、预处理、水
质参数监测、数据传输等功能集成于浮船内部的机
柜中，可应用于湖泊水库自动化监测。该系统主要由
浮船体及监测系统组成，其中浮船体由双浮筒甲板
及船舱组成。1.1.1浮船总重量
监测浮船的总重量主要包括双浮筒甲板重量、