1、背景、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

设计背景：随着人类开发海洋的步伐逐渐迈向深海海域，涌现出了很多新型的浮动式海洋平台，SPAR平台就是其中之一。SPAR平台是一种新型的海上采油平台，凭借其优良的性能和相对较低的造价，已经成为世界深海油气开采的主力平台类型之一。SPAR平台也属于顺应式（compliant platform）的范畴。20世纪80年代以来，SPAR平台被广泛应用于人类开发深海的事业中，担负了钻探、生产、海上原油处理、石油储藏和装卸等各种工作。它被很多石油公司视为下一代深水平台的发展方向。SPAR平台是一类深海浮动式平台,它是海洋工程研究的热点之一.目前已投入应用的SPAR平台有三种类型.系泊系统是SPAR平台的重要组成部分.系泊系统设计主要包括系泊索布置型式的选择、系泊索设计、以及锚固基础设计.围绕系泊索的布置型式和系泊索设计两方面对现有SPAR平台的系泊系统进行了总结,并设计了一种新型SPAR平台——TCellSPAR平台系泊系统.对TCell SPAR平台进行了耦合分析计算,结果表明该平台的系泊系统可以抵抗其所处的恶劣环境条件.最后还提出了系泊系统设计需要注意的问题.

设计目的：基于大学四年船舶与海洋工程专业所学知识，结合毕业设计选题，在指导教师的帮助下，将各科知识与技能有机结合并综合运用，对专业知识和技能加以理解和深化，为以后成为一名合格的船舶与海洋工程技术人员奠定基础。

设计意义：本课题是250m水深SPAR平台系泊设计，考虑系泊模式对深水SPAR平台运动性能的影响，按照任务书要求的作业海况和极限海况，设计250m水深SPAR平台系泊系统，根据已知平台的各项参数和工况，按照《海上平台入级规范》（2012），阅读并参考相关文献，设计出合适的系泊系统，使其符合规范要求的同时也能满足使用要求，做到知行合一。

结合工程实际情况，考虑波浪力、风载荷、流载荷、海洋环境载荷等因素对SPAR平台运动性能的影响，设计出性能优良的SPAR平台系泊系统，满足社会对海洋资源的合理开发和利用，对缓解地球能源匮乏的压力和保证海洋的可持续发展具有重要意义。

2、 基本内容和技术方案

基本内容：

（1） 在工作水深250m；风速50m/s、浪高12m、海流1m/s的极限海况；风速10m/s、浪高5m、海流1m/s的作业海况的设计条件下根据某一已知的SPAR平台尺寸、重量分布等参数，设计系泊系统。

（2） 在进行任务书分析、资料检索、调研的基础上完成开题报告

（3） 完成系泊布置图纸一套，其中手绘图纸不少于一张

（4） 根据规范完成系泊计算书一套

（5） 撰写毕业设计报告书。报告书应符合“武汉理工大学本科生毕业设计（论文）撰写规范（理工类）”的要求

（6） 翻译与设计任务有关外文文献一篇，英文字符数不少于2万印刷符（或翻译后的中文不少于5000个汉字）

（7） 其他学校规定的工作

技术方案：

（1） 系泊系统的类型

海洋平台在发展过程中主要有传统的悬链线系泊系统和张紧索系泊系统。

悬链线系泊系统，即传统的展开式系泊系统，有着悠久的使用历史，是通过悬垂的钢链、索和锚与海底接触，由悬链线的几何作用和重力产生回复力实现船体的定位，通常只适用于1000m内的水深。当水深超过1000m后，系泊半径过大，增大了船体的载荷，降低船体的可变载荷，悬链线与船体的水平夹角也增大，几何作用减小，不能满足回复力的要求，使设计和施工方面都面临许多新的问题。

张紧索系泊系统是随着纤维材料应用于深海而逐渐发展起来的，最早应用于20世纪80年代的张力腿平台和spar平台。它通过系泊缆索将平台直接固定于海底，系泊缆索中间部分多采用质量较轻的高强度尼龙绳、聚酯绳或其他合成材料，缆索两端采用耐磨的钢质锚链或钢丝绳。绷紧索系泊系统的系泊缆索与海底的接触角度为30b-45b，其回复力由缆索的轴向刚度提供。

（2） 系泊系统载荷的计算和参数的选取

首先根据平台参数和相应的海况条件计算平台所受的波浪载荷、风载荷、流载荷、海洋环境载荷。然后，根据平台所受的载荷选取锚链的布置和参数。其次，根据规范选取系泊系统的布置形式,然后由平台所受的载荷确定具体的锚链参数。还需要对锚链进行校核。首先，计算系泊浮体的运动响应,并校核浮体的最大偏移量,如不满足规范要求,需重新选择缆索参数并再次校核。其次对系泊系统进行静力分析,并校核缆索强度。如缆索强度不满足规范要求,需重新选择缆索参数并再次校核。最后，选取合适的锚基础并检验其在生存海况下是否失效。

（3）SPAR平台的系泊系统和锚固基础

SPAR平台的系泊系统都是由链-缆-链组成的张拉悬链线系统。所谓张拉系统是指系泊系统的锚固基础在任何工况下都存在向上的力。

系泊索一般有三部分组成。最上面的部分称为船体链段，由安装在主体结构上部甲板的链式起重机或起链机提供张拉力，并通过导缆孔与下部锚链相连。系泊系统的中间段为螺旋钢缆或尼龙缆，下部与海底链段相连。锚缆的长度和锚泊系统提供的张拉力应保证除非在正常极端的工况条件下，钢缆或尼龙缆不与海底接触，海底链段与桩或吸力锚相连，桩或吸力锚可以提供足够的抗拔力和水平承载力。

SPAR平台系泊系统的一个显著特点是其覆盖区域很大，锚固基础与SPAR主体的距离可达数千英尺。

由于SPAR平台各个锚固基础之间的距离较大，因此在进行锚固基础设计时，对海底工程的质地勘查也就提出了更高的要求。一般来说，每一组系泊链以及锚固基础需要至少一个钻孔提供相应的数据资料，SPAR平台的锚固基础一般为打入式桩基或吸力锚。在已有的14座SPAR平台中采用桩基的有9座，采用吸力锚的有5座。但近年来有关吸力锚在SPAR平台中的应用是一个研究热点问题，锚固基础有以吸力锚取代桩基的趋势。

（4）系泊索张力与系泊索的关系

3、 进度安排

注：外文资料翻译分散进行

4、参考文献（阅读的参考文献不少于15篇其中近五年外文文献不少于3篇）

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