摘 要

海洋平台在海域工作时，会受到风、浪、流等载荷的作用，使得平台产生一定的偏移量，同时也会增加平台结构应力，系泊系统是一种减少平台偏移量保证平台正常工作的关键设备，针对平台工作水深不同，系泊方式也有悬链线式和张紧式两种，本文主要根据悬链线系泊系统设计一座300米水深的自升式平台的系泊系统。首先根据工况计算平台所受的风、浪、流载荷以及平台的初始偏移量，初步确定系泊链布置形式，再根据桩腿所受应力，系泊链强度以及平台的偏移量三个方面去设计系泊链，并且通过校核满足要求完成该系泊系统的设计工作。

关键字：自升式海洋平台;系泊系统;波浪理论;偏移量;悬链线系泊方式;

Abstract

Such loads like wind, wave and current will impose forces and moment on the offshore platform which make it deviate its initial site and also generate an additional stress when it work in appointed water. Mooring system is aimed to reduce the deviation which ensure regular work, at the same time, it can also reduce the stress of the legs. According to the depth of the working water, there are two main mooring style, suspension type of mooring system and tension type of mooring system. And this paper is to design a mooring system for a 300-meter self-elevating platform on the basis of the suspension type of mooring system. Firstly, according to the working condition of platform, to calculate the load of wind, wave, current and the initial offset of the platform, then initially identified the layout of the mooring chain. According to the legs of the stress, the mooring chain strength and the platform offset three aspects to design the mooring chain, and through the verification to meet the requirement to complete the design of the mooring system.

Keywords: self-elevating platform; mooring system; wave theory; deviation; suspension type of mooring system;

目 录

第1章 绪论 1

第2章 载荷计算 2

2.1风载荷 2

2.2波浪与流的联合作用 2

2.2.1设计海况载荷计算 3

2.2.2 极限海况载荷计算 11

第3章 平台初始偏移量计算 13

3.1 偏移量计算（参考船舶结构力学（陈铁云）） 13

第4章 系泊链计算 17

4.1悬链线方程 17

4.2系泊链选型 18

第5章 平台实际偏移量计算 27

5.1系泊链偏移量与系数K的关系 27

5.2平台实际偏移量计算 28

5.2.1 90度方向偏移量计算 28

5.2.2 270度方向偏移量计算 30

5.2.3 0和180度方向偏移量计算 31

第6章 校核 33

6.1 桩腿端部应力校核 33

6.2系泊链强度校核 33

6.3 平台偏移量校核 34

第7章 总结 35

7.1系泊链长度 35

7.2 锚设备选型 35

7.3 系泊链初始状态图 36

参考文献 38

附录A 计算代码 39

附录B 图纸 46

附录B1系泊侧视图 46

附录B2系泊俯视图 46

附录B3系泊连接图 46

附录B4系泊链图 46

致 谢 47

第1章 绪论

海洋资源蕴含量非常丰富,在资源日益缺乏而需求量又快速增长的今天，海洋就是以后最好的选择，据相关资料表明世界天然气的储量大约为255～280亿立方米，其中海洋储量大约占了140亿立方米，接近一半,石油的极限储量值大约为1万亿吨，能够开采的约为3000亿吨，其中海底石油就占了1350亿吨，接近9/20；。上世纪20世纪末，世界海洋石油年产量达到了30亿吨，是当时世界石油开采总量的50%。而海洋平台是海洋采油的重要设备，已经显出越来越重要的地位。

我国沿海的海域辽阔，黄海、东海、渤海和南中国海等海域都有比较大面积的沉积盆地，天然气资源估计达15多万亿立方米之多、石油400亿吨以上。目前我们国家石油天然气等资源主要依靠进口，要是我们掌握了海洋采油的关键技术，我们就很有可能改变这种被动局面。目前，我们国家也正加大力度对海洋资源的探索与开发，力争做一个海洋强国。

系泊系统是将海洋平台固定在一定工作海域，保证海洋平台正常工作的重要设备。同时系泊系统是一个比较复杂的系统，需要考虑的因素有很多。一方面，系泊系统一般由系泊链、锚等设备组成，需要考虑的变量比较多，而且布置等对系泊效果也有很大的影响；另一方面，系泊系统要承担平台所受到的风、浪、流等一部分载荷的同时，既要保证自身的强度要求，又要保证平台的偏移量在允许的范围内，同时也要考虑系泊链给平台带来的响应与影响，因此，系泊链设计意义重大并且对海洋平台很有价值。

传统的系泊系统主要是悬链线理论的锚泊系统，用锚固定在海底，依靠系泊链重力提供回复力。这种系泊系统一般适合于1000米以下比较浅的水深平台。随着水深增加系泊载荷以及自重显著提升，系泊效果就会不太理想，一方面系泊链很长会消耗大量材料，同时系泊链的重量也会给平台巨大的负载；随后张紧式系泊系统解决了这种短板，和传统的悬链线系泊系统相比较，其优势主要是给系泊缆一定的预张力，依靠缆轴向的弹性效应来产生回复力，这种系泊定位性能优良；水中缆绳长度也会大幅度地缩短，适合于较深水域，费用也较低，系泊载荷也相对较小；而本课题旨在设计一座三百米水深自升式平台的系泊系统。

第2章 载荷计算

2.1风载荷

平台风载荷主要作用于平台水面以上部位，根据海上移动平台入级规范2.2.2.1中计算（单位，KN），其中Ch是受风构件高度系数，其值可根据构件高度 h （构件型心到设计水面的垂直距离）由表 2.2.2.1（a）选取，Cs为构件形状系数，其值可根据构件形状由表 2.2.2.1（b）选取，也可根据风洞试验确定。S为平台受风构件的正投影面积（其中桁架结构根据规范2.2.2.2受风面积取桁架结果实投影面积的30%），P是风压（单位KPa），根据规范2.2.1.2中（v为风速，单位m/s）。计算结果见表2.1和表2.2：

2.2波浪与流的联合作用

由于自升式平台主体在水面以上，只有桩腿受到波浪和流的作用力，可以采用Morision公式计算波浪和流的联合载荷。根据规范2.3.5.1小尺度上桩柱上单位长度上波浪力，其中，，其中是海水密度（单位t/m³），CD为曳力系数，A为单位长度的正投影面积（单位m²/m），垂直于构件轴线水质点速度分量，（单位m/s），当海流与波浪联合作用时，u为波浪水质点的速度矢量与海流速度矢量之和在垂直于构件方向上的分量。为垂

（其中面积，重心高度均是由CAD测量得到）

直于构件轴线构件速度分量（单位m/s），这里可以认为平台是静止的即为0；，同样是海水密度，V是单位长度构件的体积（单位m ³ /m），CM是惯性系数，CM=CA 1，CA是附连惯性系数，垂直于构件轴线构件加速度分量（单位m/s ² ）。