风电安装平台的拖航稳性研究(附件)
Towing stability study of wind-power installation platform摘 要Towing stability study of wind-power installation platform摘 要近几十年来，为了满足全球对新型能源需求，海上风电资源陆续得到开发。为了降低海上风电项目的安装、维护、运输的成本，海上风电安装平台应运而生。作为移动式的海上平台，风电安装平台需要具有作业移动性、灵活性等特点，需要能在迁移过程下保持其一定的稳性并正常作业，因此对平台拖航稳性的研究与分析将是保证平台移航安全必不可少的步骤，现国内外相关组织都在拖航稳性领域开展了大量研究。本文在了解稳性相关问题的基础上，利用SESAM/GeniE软件建立风电安装平台的模型并通过该软件的HydroD模块对其拖航工况完整稳性破舱稳性两种情形进行了分析计算，最后用规范对其进行校核。经过计算与校核得出所建风电安装平台的完整和破舱稳性满足规范要求可用于实际生产。 关键词： 风电安装平台 拖航稳性 SESAM软件 规范校核Keywords: windpower installation platform towing stability SESAM software Rule Check 目 录
第1章 绪 论 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 风电安装平台简介 1
1.3 国内外研究现状及存在的问题 2
1.3.1国内外研究现状 2
1.3.2 存在的问题 4
1.4本文主要研究内容 4
第2章 稳性理论 5
2.1稳性的基本概念和划分 5
2.1.1船舶的平衡状态 6
2.1.2船舶平衡状态的判别 7
2.2稳性理论的研究现状 7
2.3 平台拖航稳性的影响因素及减小方法 8
2.3.1 平台内重物移动的影响 8
2.3.2 重量增减的影响 9
2.3.3 悬挂
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.1.1船舶的平衡状态 6
2.1.2船舶平衡状态的判别 7
2.2稳性理论的研究现状 7
2.3 平台拖航稳性的影响因素及减小方法 8
2.3.1 平台内重物移动的影响 8
2.3.2 重量增减的影响 9
2.3.3 悬挂重量对稳性的影响 9
2.3.4 自由液面对平台稳性的影响 10
2.3.5 桩靴灌水对稳性的影响 10
2.3.6 下放桩腿对稳性的影响 11
2.4 平台稳性要求和衡准 11
2.4.1 平台拖航时完整稳性标准 11
2.4.2 破舱稳性原理及标准 12
2.5 本章小结 14
第3章 拖航载荷的确定 14
3.1 概述 15
3.2 环境载荷 15
3.2.1 环境载荷定义及其作用方向 15
3.2.2 风载荷对平台稳性的影响 15
3.2.3 波浪理论的选取及波浪力的计算 18
3.3拖航阻力的计算 20
3.4 本章小节 21
第4章 风电安装平台的建模 21
4.1 SESAM软件介绍 22
4.2利用GeniE模块建立模型 22
4.2.1 结构模型的简化 22
4.2.2建模过程 23
4.3 本章小节 26
第5章 拖航稳性计算分析 27
5.1平台的主要尺度和参数 27
5.2计算过程 27
5.3稳性报告 33
5.3.1完整稳性校核 33
5.3.2破舱稳性校核 37
5.3.3完整稳性和破舱稳性报告对比 39
5.4本章小节 42
结论与展望 42
致谢 43
参考文献 45
附 录 48
附录一 完整稳性时静稳性臂 、复原力矩、进水点距水线距离 49
附录二 风倾力矩 56
第1章 绪 论
1.1 选题的背景和意义
风能作为一种可再生资源，有成本稳定，清洁无环境污染等优点，近年来得到广泛的应用。早期的风力发电只存在陆地发电，但随着风电技术的不断成熟和进步，加上海上风电相对于陆地有不可代替的优势，风电发展的重心逐渐由陆地延伸到海上，海上风电技术的发展越来越被各个国家所重视。
与陆上风机不同, 由于海况的复杂和工作环境的恶劣，海上风机的运输和安装需要更高的技术支持，需由特殊的具有独立作业能力的装备来完成。风电安装平台正是适应这一需求而产生，在风电安装平台的帮助下，风机等风电设备可以得到更好更快捷的运输和吊装。
风电安装平台具有造价高、设计建造难度大同时又拥有较高附加值的特点。如此高价值的平台在运输和迁航时，对其安全性能的关注将是重中之重，作为移动式平台，在海上作业时不仅会有风、浪、流的影响，还有可能遭遇暴风雨、碰船、触礁等情况，若缺少必要的稳性分析和安全措施的预备，将有可能造成极大的生命和财产损失。因此，各国专家和相关部门在稳性方面都开展了大量的研究工作。
风电安装平台在移航时，由于桩腿全部升起，就使得平台重心较高，摇摆惯性矩大且其结构较复杂，对其稳性的要求也是特别的高。它的拖航稳性一直为设计、操作和检验部门所重视。对平台拖航稳性的研究与分析将是保证平台移航安全与工作效率的必不可少的步骤，因而对风电安装平台的拖航稳性的研究有着十分重要的现实意义。平台的浮性和稳性是平台拖航中的两个最基本的性能安全指标，平台安全拖航必须满足浮性和稳性的最低要求。本文就风电平台的拖航状况下的相关稳性进行研究，在对拖航中稳性的问题进行详细的分析，认识稳性在拖航中重要性并寻找影响稳性的因素及解决方法。
1.2 风电安装平台简介
风电安装平台是一种新型海洋工程平台，用于海上风电设备的吊装、运输和维护，它集装载、运输、海上安装作业、起重、定位、作业人员起居等各项功能于一体，可以独立且高效率地完成海上风电设备运输和安装作业。现阶段大多数风电安装平台都为自升式，作为最复杂的移动式平台其工作时具有以下特点：
(1)作业地点的可移动性，工作水深的可变性。平台会在不同海域、不同地点作业，会遭遇不同的工况，对应的平台的方向也是不确定的。
(2)平台有多种不同的操作状态，一般有四种状态：迁航状态、就位和离位状态、正常工作作业状态和风暴自存状态。
(4)高事故发生率。由于平台具有多种工作状态且在多种状态下都可能发生事故，这就对平台的可移动性能、机动性能和安全性能有较大的要求。
1.3 国内外研究现状及存在的问题
1.3.1国内外研究现状
海上风电项目具有技术开发难、运营和维护成本高、海况复杂环境恶劣等特点，由于这些原因的限制，直到2000年后国际上才有国家开始尝试商业运行。早期，大部分风电安装都是通过起重船或者驳船来完成的，所以在安装的过程中由于缺少针对性的设计，常常使得工作效率低下浪费很多人力财力。为了提高效率越来越多的船厂开始建造风电安装专用船包括风电安装平台。
2004年，英国MPI Offshore公司交付了国际上第一台专门为海上风
第1章 绪 论 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 风电安装平台简介 1
1.3 国内外研究现状及存在的问题 2
1.3.1国内外研究现状 2
1.3.2 存在的问题 4
1.4本文主要研究内容 4
第2章 稳性理论 5
2.1稳性的基本概念和划分 5
2.1.1船舶的平衡状态 6
2.1.2船舶平衡状态的判别 7
2.2稳性理论的研究现状 7
2.3 平台拖航稳性的影响因素及减小方法 8
2.3.1 平台内重物移动的影响 8
2.3.2 重量增减的影响 9
2.3.3 悬挂
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.1.1船舶的平衡状态 6
2.1.2船舶平衡状态的判别 7
2.2稳性理论的研究现状 7
2.3 平台拖航稳性的影响因素及减小方法 8
2.3.1 平台内重物移动的影响 8
2.3.2 重量增减的影响 9
2.3.3 悬挂重量对稳性的影响 9
2.3.4 自由液面对平台稳性的影响 10
2.3.5 桩靴灌水对稳性的影响 10
2.3.6 下放桩腿对稳性的影响 11
2.4 平台稳性要求和衡准 11
2.4.1 平台拖航时完整稳性标准 11
2.4.2 破舱稳性原理及标准 12
2.5 本章小结 14
第3章 拖航载荷的确定 14
3.1 概述 15
3.2 环境载荷 15
3.2.1 环境载荷定义及其作用方向 15
3.2.2 风载荷对平台稳性的影响 15
3.2.3 波浪理论的选取及波浪力的计算 18
3.3拖航阻力的计算 20
3.4 本章小节 21
第4章 风电安装平台的建模 21
4.1 SESAM软件介绍 22
4.2利用GeniE模块建立模型 22
4.2.1 结构模型的简化 22
4.2.2建模过程 23
4.3 本章小节 26
第5章 拖航稳性计算分析 27
5.1平台的主要尺度和参数 27
5.2计算过程 27
5.3稳性报告 33
5.3.1完整稳性校核 33
5.3.2破舱稳性校核 37
5.3.3完整稳性和破舱稳性报告对比 39
5.4本章小节 42
结论与展望 42
致谢 43
参考文献 45
附 录 48
附录一 完整稳性时静稳性臂 、复原力矩、进水点距水线距离 49
附录二 风倾力矩 56
第1章 绪 论
1.1 选题的背景和意义
风能作为一种可再生资源，有成本稳定，清洁无环境污染等优点，近年来得到广泛的应用。早期的风力发电只存在陆地发电，但随着风电技术的不断成熟和进步，加上海上风电相对于陆地有不可代替的优势，风电发展的重心逐渐由陆地延伸到海上，海上风电技术的发展越来越被各个国家所重视。
与陆上风机不同, 由于海况的复杂和工作环境的恶劣，海上风机的运输和安装需要更高的技术支持，需由特殊的具有独立作业能力的装备来完成。风电安装平台正是适应这一需求而产生，在风电安装平台的帮助下，风机等风电设备可以得到更好更快捷的运输和吊装。
风电安装平台具有造价高、设计建造难度大同时又拥有较高附加值的特点。如此高价值的平台在运输和迁航时，对其安全性能的关注将是重中之重，作为移动式平台，在海上作业时不仅会有风、浪、流的影响，还有可能遭遇暴风雨、碰船、触礁等情况，若缺少必要的稳性分析和安全措施的预备，将有可能造成极大的生命和财产损失。因此，各国专家和相关部门在稳性方面都开展了大量的研究工作。
风电安装平台在移航时，由于桩腿全部升起，就使得平台重心较高，摇摆惯性矩大且其结构较复杂，对其稳性的要求也是特别的高。它的拖航稳性一直为设计、操作和检验部门所重视。对平台拖航稳性的研究与分析将是保证平台移航安全与工作效率的必不可少的步骤，因而对风电安装平台的拖航稳性的研究有着十分重要的现实意义。平台的浮性和稳性是平台拖航中的两个最基本的性能安全指标，平台安全拖航必须满足浮性和稳性的最低要求。本文就风电平台的拖航状况下的相关稳性进行研究，在对拖航中稳性的问题进行详细的分析，认识稳性在拖航中重要性并寻找影响稳性的因素及解决方法。
1.2 风电安装平台简介
风电安装平台是一种新型海洋工程平台，用于海上风电设备的吊装、运输和维护，它集装载、运输、海上安装作业、起重、定位、作业人员起居等各项功能于一体，可以独立且高效率地完成海上风电设备运输和安装作业。现阶段大多数风电安装平台都为自升式，作为最复杂的移动式平台其工作时具有以下特点：
(1)作业地点的可移动性，工作水深的可变性。平台会在不同海域、不同地点作业，会遭遇不同的工况，对应的平台的方向也是不确定的。
(2)平台有多种不同的操作状态，一般有四种状态：迁航状态、就位和离位状态、正常工作作业状态和风暴自存状态。
(4)高事故发生率。由于平台具有多种工作状态且在多种状态下都可能发生事故，这就对平台的可移动性能、机动性能和安全性能有较大的要求。
1.3 国内外研究现状及存在的问题
1.3.1国内外研究现状
海上风电项目具有技术开发难、运营和维护成本高、海况复杂环境恶劣等特点，由于这些原因的限制，直到2000年后国际上才有国家开始尝试商业运行。早期，大部分风电安装都是通过起重船或者驳船来完成的，所以在安装的过程中由于缺少针对性的设计，常常使得工作效率低下浪费很多人力财力。为了提高效率越来越多的船厂开始建造风电安装专用船包括风电安装平台。
2004年，英国MPI Offshore公司交付了国际上第一台专门为海上风
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