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巴西Schahin Oil Gas公司的半潛式鉆井平臺(tái)SS PANTANAL在中集來(lái)福士海洋工程有限公司建造完畢并交船后，將從煙臺(tái)運(yùn)回巴西。綜合考慮本次遠(yuǎn)洋拖航需要的時(shí)間、經(jīng)濟(jì)性以及航行海域的氣候、海況條件后，平臺(tái)船東選用了Dockwise公司的半潛式遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船Trustee來(lái)完成本次運(yùn)輸任務(wù)。基于Dockwise公司的整體強(qiáng)度分析，得到拖航過(guò)程中的環(huán)境載荷，確定需要的分析工況，在Dockwise公司拱形支撐木架基礎(chǔ)上確定平臺(tái)整體分析模型的邊界條件，并按照美國(guó)船級(jí)社的相關(guān)規(guī)范對(duì)半潛平臺(tái)運(yùn)輸過(guò)程中的屈服和屈曲強(qiáng)度進(jìn)行了整體有限元分析，保證了平臺(tái)SS PANTANAL干拖過(guò)程中自身的強(qiáng)度。
按照Dockwise的布置方式，SS PANTANAL的縱向?qū)?yīng)Trustee的橫向。由于SS PANTANAL的立柱結(jié)構(gòu)縱向內(nèi)側(cè)壁距離約為41 m，而運(yùn)輸船Trustee的型寬是44.5 m，平臺(tái)整個(gè)上船體和立柱的重量將主要通過(guò)3.5 m寬的立柱結(jié)構(gòu)傳遞下去，再考慮拖航過(guò)程中的環(huán)境載荷，立柱傳遞載荷部分結(jié)構(gòu)將很難滿足要求。因此，預(yù)先設(shè)計(jì)了4塊舷側(cè)外伸支架結(jié)構(gòu)，每塊寬約1.7 m，對(duì)應(yīng)布置在半潛平臺(tái)的4個(gè)立柱底下，以增加立柱承壓區(qū)域，詳細(xì)的對(duì)位布置如圖所示。
平臺(tái)SS PANTANAL拖航過(guò)程中重心處的三個(gè)方向最大慣性加速度為(0.09fig，0.174 g，0.197g)，分別相對(duì)于運(yùn)輸船Trustee的縱向、橫向和垂向。這三個(gè)加速度是在搜索360°浪向后各個(gè)浪向下合成三自由度加速度后的每個(gè)方向最大值的組合。除了考慮航行過(guò)程中引起平臺(tái)SS PAN-TANAL的慣性加速度作用，還需要考慮拖航過(guò)程中平臺(tái)受到的風(fēng)載。風(fēng)載直接按照Dockwise公司報(bào)告中的載荷和作用點(diǎn)施加。360°浪向搜索后的合成最大三自由度加速度和風(fēng)載可按照表的組合來(lái)進(jìn)行半潛平臺(tái)SS PAN-TANAL的拖航整船強(qiáng)度分析，這種組合工況滿足美國(guó)船級(jí)社的拖航計(jì)算要求和船東干拖運(yùn)輸?shù)牡谌綑z驗(yàn)審核要求。
半潛平臺(tái)的整體有限元模型主要由殼體單元和梁?jiǎn)卧M合而成。其中，浮筒、立柱、橫撐和上船體甲板箱形模塊的外板、艙壁、甲板和T型材的腹板采用4節(jié)點(diǎn)殼體單元，T型材的面板和扶強(qiáng)材則由2節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧M。平臺(tái)重量主要由結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管路、電氣、棲裝、油漆、壓載水、燃油等組成，在有限元模型中按照重量報(bào)告施加在指定的位置，并調(diào)節(jié)最終的整體有限元模型重量、重心與重量報(bào)告一致，拖航過(guò)程平臺(tái)重量見(jiàn)表。按照Dockwise公司設(shè)計(jì)的支撐木架的拱形，在有限元模型中浮筒底部對(duì)應(yīng)區(qū)域施加垂向的強(qiáng)制位移，在浮筒的中間小區(qū)域內(nèi)約束縱向和橫向的平動(dòng)約束，從而達(dá)到約束整個(gè)平臺(tái)的剛體位移，當(dāng)僅考慮平臺(tái)整體強(qiáng)度時(shí)，符合運(yùn)輸過(guò)程中實(shí)際邊界情況。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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