深海平臺完整穩(wěn)性計算書

1、目錄1. 主要參數.22. 定義.23. 計算依據.24. 主要使用說明.25. 重量重心估算.36. 風傾力矩計算.47. 進水點以及進水角.108. 基本載況穩(wěn)性總結表.109. 靜水力表.1010. 復原力矩計算.1111. 穩(wěn)性校核.1212. 橫搖周期和橫搖角.16 1.主要參數 設計最大吃水 .11.32 m 最大排水量 .198 t 整體抗風能力 .14 級 六邊形邊長.9 m 2.定義 1、單位定義 長度單位：米m 重量單位：噸t 角度單位：度deg 2、坐標軸定義 X軸：向右為正； Y軸：向首為正； Z軸：向上為正； 縱傾：向Y方向的傾斜； 橫傾

2、：向X方向的傾斜； 本計算書中的坐標定義見上圖。以最底層垂蕩板底面為基平面，以圖中的Y軸為KL線。3.計算依據： 本平臺由潛入水中的浮筒、立柱下部、兩層垂蕩板以及撐桿提供浮力，立柱上部露出水面，為半潛狀態(tài)。計算書參照中國船級社海上移動平臺入級規(guī)范（2016）中對柱穩(wěn)式平臺的相關要求對本平臺的穩(wěn)性進行校核。本計算書中的坐標系定義見上圖。本平臺結構幾乎對稱，結構剖面關于X軸的慣性矩比Y軸略大，X方向受風面積大。因此，Y軸方向的穩(wěn)性較好?；谝陨辖Y論，本計算書對X軸方向的穩(wěn)性進行校核。 4.主要使用說明 1) 本計算書對本平臺的作業(yè)工況及空載載況（吃水11.24m及10.99m）的穩(wěn)性進行

3、校核，實際運營時出現吃水超出此作業(yè)工況，則應重新核算穩(wěn)性，確保運營中的安全。5. 重量重心估算 5.1結構重量：序號項目重量（t）高度（m）垂向矩（t*m）1壓載100.00 -0.75 -75.00 2立柱與浮筒95.00 10.76 1022.20 312根垂向小立柱10.00 2.01 20.10 412根斜向小立柱9.55 5.62 53.67 5基平面垂蕩板20.00 0.01 0.20 64m高處垂蕩板20.00 4.02 80.40 7甲板40.00 18.02 720.80 8甲板室10.03 19.21 192.68 9登乘平臺1.82 16.46 29.96 10合計306

4、.40 6.67 2045.00 5.2平臺重量：序號項目重量（t）高度（m）垂向矩（t*m）1 光發(fā)電設備1.50 19.21 28.82 2 儲能設備1.50 19.21 28.82 3 投餌裝備1.50 19.21 28.82 4 吊機1.00 19.21 19.21 5 監(jiān)控設備1.50 19.21 28.82 6 通訊設備1.50 19.21 28.82 7 舾裝1.55 18.56 28.77 8 軌道2.00 18.66 37.32 9 結構重量306.40 6.67 2045.00 10 合計318.45 7.14 2274.37 5.3作業(yè)工況(滿載)重量：序號項目重量（t）

5、高度（m）垂向矩（t*m）1平臺重量318.45 7.14 2274.37 2備品0.60 19.21 7.25 3人員0.95 19.21 10.40 4飼料20.00 19.21 217.50 5合計340.00 7.38 2509.52 5.4 作業(yè)工況(空載)重量：序號項目重量（t）高度（m）垂向矩（t*m）1平臺重量318.45 7.14 2273.73 2備品0.06 19.21 1.15 3人員0.95 19.21 18.25 4飼料2.00 19.21 38.42 5合計321.46 7.25 2331.56 6.風傾力矩計算 6.1 風力 根據海上移動平臺入級規(guī)范（

6、以下簡稱規(guī)范）第2篇第2.2.2.1節(jié)， 作用于構件上的風力按下式計算：F=ChCSSP KN 式中：P風壓，kPa； S平臺正浮或傾斜狀態(tài)時，受風構件的正投影面積，單位m2； Ch受風構件高度系數，可根據構件高度系數由表2.2.2.1（a) 選取，本平臺構件在海平面以上高度小于15.3m，Ch取1； CS受風構件形狀系數，可根據構件形狀由表2.2.2.1（b）選 取，查該表后得本平臺各構件的形狀系數取值如下：立柱主甲板下表面甲板室桅桿欄桿梯架主甲板端部板登乘平臺0.40 1.00 0.40 0.40 1.30 1.30 1.30 6.2計算風壓 根據第2篇規(guī)范第2.2.1.2節(jié)，風壓按下式計

7、算： P=0.613×10-3V2 kPa V為設計風速，本平臺穩(wěn)性校核的設計風速為51.5m/s； 帶入風速值得：P=1.63 kPa 6.3受風構件的正投影面積 對任意一個橫傾角，垂向受風構件的正投影面積為其側投影面積乘以該傾 角的余弦值，甲板下表面的受風正投影面積為甲板面積乘以該傾角的正弦 值。 任意橫傾角條件下受風構件的正投影面積S 構件 橫傾角立柱主甲板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺0°230020.711.523.084.6610°226.5145.1120.3911.331.973.034.535.9120°216.

8、1388.8619.4510.811.882.894.325.6430°199.19129.9117.939.961.732.673.985.240°176.1916715.868.811.532.363.524.650°147.84199.0213.317.391.291.982.963.8655°131.92212.1611.886.61.151.772.643.44 6.4 受風構件的受風面積形心 對任意一個橫傾角，受風構件的正投影面積形心距水面高度為正浮時的面 積形心高度乘以該傾角的余弦值。 任意橫傾角時受風構件的正投影面積形心距水面高度h： 構

9、件 橫傾角立柱主甲板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺0° 3.39 6.78 8.03 6.59 10.99 7.19 2.64 5.22 10°3.34 6.68 7.91 6.49 10.82 7.08 2.60 5.14 20°3.19 6.37 7.55 6.19 10.33 6.76 2.48 4.91 30°2.94 5.87 6.95 5.71 9.52 6.23 2.29 4.52 40°2.60 5.19 6.15 5.05 8.42 5.51 2.02 4.00 50°2.18 4.36 5.16 4.

10、24 7.06 4.62 1.70 3.36 55°1.94 3.89 4.61 3.78 6.30 4.12 1.51 2.99 6.5 風傾力矩計算 根據規(guī)范第3篇第2.2.1.4節(jié)，風傾力矩M 按下式計算：Mq =FZkN*m 式中：F計算風力，kN； Z計算風力作用力臂,對每個構件該力臂值為4.4節(jié)中計算的高 度h； 6.5.1 橫傾0°時的風傾力矩計算 構件 參數立柱主甲板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺Ch1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Cs0.40 1.00 0

11、.40 1.00 1.30 1.30 1.30 1.00 S (m2)230.00 0.00 20.70 11.50 2.00 3.08 4.60 6.00 P(kPa)1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 F=ChCsSP（KN）149.96 0.00 13.50 18.75 4.24 6.53 9.75 9.78 h(m)3.39 6.78 8.03 6.59 10.99 7.19 2.64 5.22 Mq=Fh(kN*m)508.36 0.00 108.38 123.53 46.58 46.93 25.73 51.05 Mq合計910.

12、56 6.5.2 橫傾10°時的風傾力矩計算 構件 參數立柱主甲板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺Ch1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Cs0.40 1.00 0.40 1.00 1.30 1.30 1.30 1.00 S (m 2)226.5145.1120.3911.331.973.034.535.91P(kPa)1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 F= ChCsSP(KN)147.68 73.53 13.29 18.47 4.17 6.4

13、2 9.60 9.63 h(m)3.34 6.68 7.91 6.49 10.82 7.08 2.60 5.14 Mq=Fh(kN*m)493.27 491.18 105.16 119.86 45.17 45.46 24.96 49.52 Mq合計1374.55 6.5.3 橫傾20°時的風傾力矩計算 構件 參數立柱主甲板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺Ch1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Cs0.40 1.00 0.40 1.00 1.30 1.30 1.30 1.00 S (m 2)216.1

14、388.8619.4510.811.882.894.325.64P(kPa)1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 F= ChCsSP(KN)140.92 144.84 12.68 17.62 3.98 6.12 9.15 9.19 h(m)3.19 6.37 7.55 6.19 10.33 6.76 2.48 4.91 Mq=Fh(kN*m)449.52 922.64 95.74 109.07 41.15 41.40 22.70 45.14 Mq合計1727.37 6.5.4 橫傾30°時的風傾力矩計算 構件 參數立柱主甲

15、板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺Ch1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Cs0.40 1.00 0.40 1.00 1.30 1.30 1.30 1.00 S (m 2)199.19129.9117.939.961.732.673.985.2P(kPa)1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 F= ChCsSP(KN)129.87 211.75 11.69 16.23 3.67 5.66 8.43 8.48 h(m)2.94 5.87 6.95 5.71 9.52 6

16、.23 2.29 4.52 Mq=Fh(kN*m)381.82 1242.99 81.25 92.70 34.90 35.25 19.31 38.31 Mq合計1926.54 6.5.5橫傾40°時的風傾力矩計算 構件 參數立柱主甲板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺Ch1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Cs0.40 1.00 0.40 1.00 1.30 1.30 1.30 1.00 S (m 2)176.1916715.868.811.532.363.524.6P(kPa)1.63 1.63 1.63 1

17、.63 1.63 1.63 1.63 1.63 F= ChCsSP(KN)114.88 272.21 10.34 14.36 3.24 5.00 7.46 7.50 h(m)2.60 5.19 6.15 5.05 8.42 5.51 2.02 4.00 Mq=Fh(kN*m)298.68 1412.77 63.60 72.52 27.30 27.55 15.07 29.99 Mq合計1947.47 6.5.6橫傾50°時的風傾力矩計算 構件 參數立柱主甲板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺Ch1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1

18、.00 Cs0.40 1.00 0.40 1.00 1.30 1.30 1.30 1.00 S (m 2)147.84199.0213.317.391.291.982.963.86P(kPa)1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 F=ChCsSP(KN)96.39 324.40 8.68 12.05 2.73 4.20 6.27 6.29 h(m)2.18 4.36 5.16 4.24 7.06 4.62 1.70 3.36 Mq=Fh(kN*m)210.13 1414.40 44.78 51.07 19.30 19.38 10.6

19、6 21.14 Mq合計1790.87 6.5.7橫傾55°時的風傾力矩計算 構件 參數立柱主甲板下表面甲板室主甲板端部板桅桿欄桿梯架登乘平臺Ch1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 Cs0.40 1.00 0.40 1.00 1.30 1.30 1.30 1.00 S (m 2)131.92212.1611.886.61.151.772.643.44P(kPa)1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 1.63 F= ChCsSP(KN)86.01 345.82 7.75 10.76

20、 2.44 3.75 5.59 5.61 h(m)1.94 3.89 4.61 3.78 6.30 4.12 1.51 2.99 Mq=Fh(kN*m)166.86 1345.24 35.71 40.67 15.35 15.45 8.45 16.77 Mq合計1644.50 6.6空載時的風傾力矩計算與上述計算方法類似，這里不再累贅，以下直接給 出計算結果橫傾角0°10°20°30°40°50°55°風傾力矩Mq(kN*m)957.921435.971784.121906.411731.961292.02863.2 7.進水

21、點以及進水角 本平臺沒有完整穩(wěn)性校核中會導致計入浮力的艙室進水的進水點。本計算 書中校核的橫傾角范圍為0°至55°。 8.基本載況穩(wěn)性總結表序號項目單位規(guī)范要求值作業(yè)工況（滿載）作業(yè)工況（空載）1.00 排水量t340 321.46 2.00 重心離基線高度 KGm7.91 7.25 3.00 平均吃水 dm11.24 10.99 4.00 經自由液面修正后的初穩(wěn)性高度m0.15 6.67 9.94 5.00 復原力矩曲線下的面積超出鳳傾力矩的面積 m20.30 168% 217% 9.靜水力表 縱傾0°，橫傾0°吃水（m）10.99

22、11.0111.0311.0511.0711.0911.11排水量（t）321.45323.09324.74326.35327.93329.49331.01濕表面積（m2）1247.681250.381253.111255.851258.581261.311264.04水線面面積（m2）82.6281.1279.5678.0176.4774.9473.41浮心距基線高度（m）8.178.1848.1998.2138.2278.248.253橫穩(wěn)心距基線高度KMt（m）17.19117.00216.80816.61816.43116.24816.068 縱傾0°，橫傾0°吃水

23、（m）11.1311.1511.1711.1911.2111.2311.25排水量（t）332.5333.95335.36336.72338.04339.31340.55濕表面積（m2）1266.771269.851273.121276.41279.691282.981286.26水線面面積（m2）71.969.8967.6465.3863.1360.8858.66浮心距基線高度（m）8.2668.2798.2918.3028.3148.3258.335橫穩(wěn)心距基線高度KMt（m）15.89115.66715.42115.17714.93614.69814.466 10.復原力矩計算 10.1

24、 作業(yè)工況(滿載)復原力矩計算 排水量：340t 吃水 D：11.24m 重心高 KG ：7.91m橫傾角（°）0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 復原力矩（kN*m）Mf=9.81*GZ01265.12 2365.47 3483.83 4604.52 5701.20 6716.16 橫傾角（°）35.00 40.00 45.00 50.00 55.00 復原力矩（kN*m）Mf=9.81*GZ7548.68 8220.43 8212.09 8104.69 7929.25 10.2 作業(yè)工況(空載)復原力矩計算 排水量：321.46t 吃水 D：10.99m 重心高 KG ：7.25m橫傾角（°）0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 復原力矩（kN*m）Mf=9.81*GZ02199.03 3552.87 4813.65 5966.70 7186.79 8609.33 橫傾角（°）3540455055復原力矩（kN*m）Mf=9.81*GZ9621.96 10552.54 10842.05 10726.98 10520.19 11.穩(wěn)性校核11.1 作業(yè)工況(滿載) 根據規(guī)范