应急发电机室的强度计算
摘 要摘 要应急发电机在船舶和海洋平台上起着至关重要的作用，有“第二心脏”之称，它与船上的许多重要设备连接在一起， 在主机发生故障时，能够确保船上的人员和货物安全撤离。因此应急发电机室与其基座的强度也显得尤为重要。本文主要研究自升式平台应急发电机室的设备基座的结构设计和强度校核，以及应急发电机室非参与总纵强度时的强度校核。建立应急发电机室的有限元模型，确定设计载荷和工况，进行有限元数值模拟，并将得到的结果进行分析整理，并与ABS 规范进行对照比较，得出结论，为应急发电机室的结构设计提供依据，使设计更加合理。对于设备基座设计，主要采用结构计算的方法，并结合材料力学和结构力学，对支撑设备的基座进行力学分析，选取最佳的设备基座。计算分析主要采用FEMAP分析软件，所有的结构模型都做了不同载荷条件下的模拟。经过比较分析，所有的结构unity check值都小于1.0，结构强度都达到了要求。关键词：应急发电机室；FEMAP；有限元；强度校核 目 录
第一章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 自升式平台的发展与趋势 1
1.1.2 自升式平台组成结构 3
1.2 研究目的与意义 5
1.3 国内外研究现状 5
1.4 主要研究内容 8
第二章 应急发电机室的建造要求 9
2.1 应急发电机室概述 9
2.1.1 应急发电机室的位置选择 9
2.1.2 应急发电机室的通风 9
2.1.3 应急发电机室基础设计 9
2.2 应急发电机室的详细建造流程 10
2.2.1 建造前的准备步骤 10
2.2.2 设计方案 11
2.2.3 建模校核 12
2.3 SOLAS公约对应急发电机室的设计要求 12
2.3.1 应急电源 12
2.3.2 应急发电机室 15
2.4 本章小结 16
第三章 应急发电机室主要技术参数 17
3.1 设计标准 17
3.1.1 环境标准 17
3.1.2 许用应力 17
3.2 模型描述
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
r /> 2.3 SOLAS公约对应急发电机室的设计要求 12
2.3.1 应急电源 12
2.3.2 应急发电机室 15
2.4 本章小结 16
第三章 应急发电机室主要技术参数 17
3.1 设计标准 17
3.1.1 环境标准 17
3.1.2 许用应力 17
3.2 模型描述 17
3.2.1 坐标系 17
3.2.2 单位系统和有限元模型中的单元类型 18
3.2.3 结构模型范围 18
3.2.4 船材尺度和材料 18
3.2.5 边界条件 20
3.2.6 设计载荷 20
3.3 载荷分析 21
3.3.1 基础载荷分析 21
3.3.2 组合载荷 22
3.4 本章小结 22
第四章 FEMAP在有限元计算中的应用 23
4.1 FEMAP简介 23
4.2 有限元理论基础 23
4.3 FEMAP的建模过程 24
4.4 本章小结 43
第五章 结构有限元分析 44
5.1 结果数据 44
5.2 结构应力云图和位移云图 44
5.3 本章小结 52
结语 53
致谢 54
参考文献 55
第一章 绪论
1.1 概述
世界经济正处于高速发展，这必然会带来对能源极大的需求。石油和天然气仍是当前世界的主要能源。我国已经成为世界上第二大的石油进口国,石油天然气的供求矛盾仍然非常突出。
我国的南海海域内就有着非常丰富的矿产资源，例如石油，天然气以及金属矿产资源等。根据专家们的预测，我国南海海域有将近351亿吨的石油资源，有10万亿左右立方米的天然气资源。自从在南海探出大量资源，我国南海南沙海域就成了周围几个国家争抢的主要海域，而我国对南海的开发还处于起步阶段。我国的十二五规划也特别指出，大力发展海洋经济，坚持陆地和海洋的统筹发展，对海洋经济发展制定了战略，有利于提高我国对海洋的开发、利用及综合管理的能力。科学高效规划海洋生态经济健康持续快速发展，我国将大力发展海洋运输、油气及水产养殖等产业，保护好海岛、海岸沿线及海洋生态的环境，加强港口建设，合理地开发和利用深海和浅海中宝贵的矿产资源等。确保海上通道的安全和稳定，维护我国开发和利用海洋的权益。我国的海域非常辽阔，有300多万平方公里的领海，这是我国的优势。海上钻井平台因此得到大力发展，这对我国开发和利用南海海洋资源、增加国家经济和军事实力、增强我国国际影响力都有着非常重要的意义。
我国的陆地油气勘探程度现已达到很高水平,而随着陆地油气资源的减少，人们又将目光投向辽阔的海洋。向海洋进军,开发海洋油气资源已经成为必然趋势。我国的海岸线极长，海域宽广，油气资源非常丰富。在渤海、南黄海以及东海和南海都已经发现大量油田并投入早期开采[1]。
自升式钻井平台属于海上的移动式平台。它的优点在于平台具有很强的定位能力，以及稳定的作业状态，因此自升式平台在近海海域的油气勘探开发过程中一直处于比较重要地位。
1.1.1 自升式平台的发展与趋势
在我国的海工装备市场，应用最广泛的就是自升式钻井平台。我国的海洋石油开采技术飞速发展，而坐底式钻井平台和导管架钻井平台由于其开采深度的局限性，已经不能满足深海钻井的要求。于是人们开始将眼光投向自升式钻井平台和半潜式钻井 平台。在我国，半潜式平台的制造技术还没有成熟，而自升式钻井平台已经得到相当大的应用。
自升式钻井平台建造所需钢材较少，造价较低，且能够在各种海况下，维持其基本工作；但当平台移位时，由于桩腿要升得很高，这样造成平台重心高，稳性降低，抗风能力变差；当到达新井位的时候，由于风浪，平台会在水面摇荡不已，使得桩腿在下降着底时，有极大的可能破坏桩腿；当遭遇大风暴时，因急需拔桩移位，有可能发生不能拔出桩腿的危险。如果在作业区海流较强，插入海底的桩腿有可能会因海流的冲刷而发生滑动，甚至因此而丧失其支承能力。尽管如此，目前的自升式钻井平台仍在海上移动式钻井平台中占到45%。
我国大约于上世纪60年代开始海洋油气的勘探和开发，一开始在渤海湾进行油气的开采。随着我国石油勘探和开发技术的提高，一步一步向黄海、东海以及南海转移，现在又准备迈向世界。
自升式钻井平台的作业水深一般在200米以内，我国渤海湾的最大水深为40米，自升式平台已经很好的能够满足渤海湾的工作水深。因此，在渤海湾地区，主要的任务是增加自升式钻井平台的数量，以适应其开采的需求。但是,在南黄海、东海以及南海地区，水深较渤海湾要大很多，一般作业水深能达到76米，最深的地方甚至能达到180多米，这对自升式平台来说是一个很大的挑战。在我国，这种作业水深的自升式平台的发展已经迫在眉睫，不论是资源的争夺还是政治因素的考虑，都需要我国努力发展成为海洋强国。
总的来说，新一代的自升式
第一章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 自升式平台的发展与趋势 1
1.1.2 自升式平台组成结构 3
1.2 研究目的与意义 5
1.3 国内外研究现状 5
1.4 主要研究内容 8
第二章 应急发电机室的建造要求 9
2.1 应急发电机室概述 9
2.1.1 应急发电机室的位置选择 9
2.1.2 应急发电机室的通风 9
2.1.3 应急发电机室基础设计 9
2.2 应急发电机室的详细建造流程 10
2.2.1 建造前的准备步骤 10
2.2.2 设计方案 11
2.2.3 建模校核 12
2.3 SOLAS公约对应急发电机室的设计要求 12
2.3.1 应急电源 12
2.3.2 应急发电机室 15
2.4 本章小结 16
第三章 应急发电机室主要技术参数 17
3.1 设计标准 17
3.1.1 环境标准 17
3.1.2 许用应力 17
3.2 模型描述
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
r /> 2.3 SOLAS公约对应急发电机室的设计要求 12
2.3.1 应急电源 12
2.3.2 应急发电机室 15
2.4 本章小结 16
第三章 应急发电机室主要技术参数 17
3.1 设计标准 17
3.1.1 环境标准 17
3.1.2 许用应力 17
3.2 模型描述 17
3.2.1 坐标系 17
3.2.2 单位系统和有限元模型中的单元类型 18
3.2.3 结构模型范围 18
3.2.4 船材尺度和材料 18
3.2.5 边界条件 20
3.2.6 设计载荷 20
3.3 载荷分析 21
3.3.1 基础载荷分析 21
3.3.2 组合载荷 22
3.4 本章小结 22
第四章 FEMAP在有限元计算中的应用 23
4.1 FEMAP简介 23
4.2 有限元理论基础 23
4.3 FEMAP的建模过程 24
4.4 本章小结 43
第五章 结构有限元分析 44
5.1 结果数据 44
5.2 结构应力云图和位移云图 44
5.3 本章小结 52
结语 53
致谢 54
参考文献 55
第一章 绪论
1.1 概述
世界经济正处于高速发展，这必然会带来对能源极大的需求。石油和天然气仍是当前世界的主要能源。我国已经成为世界上第二大的石油进口国,石油天然气的供求矛盾仍然非常突出。
我国的南海海域内就有着非常丰富的矿产资源，例如石油，天然气以及金属矿产资源等。根据专家们的预测，我国南海海域有将近351亿吨的石油资源，有10万亿左右立方米的天然气资源。自从在南海探出大量资源，我国南海南沙海域就成了周围几个国家争抢的主要海域，而我国对南海的开发还处于起步阶段。我国的十二五规划也特别指出，大力发展海洋经济，坚持陆地和海洋的统筹发展，对海洋经济发展制定了战略，有利于提高我国对海洋的开发、利用及综合管理的能力。科学高效规划海洋生态经济健康持续快速发展，我国将大力发展海洋运输、油气及水产养殖等产业，保护好海岛、海岸沿线及海洋生态的环境，加强港口建设，合理地开发和利用深海和浅海中宝贵的矿产资源等。确保海上通道的安全和稳定，维护我国开发和利用海洋的权益。我国的海域非常辽阔，有300多万平方公里的领海，这是我国的优势。海上钻井平台因此得到大力发展，这对我国开发和利用南海海洋资源、增加国家经济和军事实力、增强我国国际影响力都有着非常重要的意义。
我国的陆地油气勘探程度现已达到很高水平,而随着陆地油气资源的减少，人们又将目光投向辽阔的海洋。向海洋进军,开发海洋油气资源已经成为必然趋势。我国的海岸线极长，海域宽广，油气资源非常丰富。在渤海、南黄海以及东海和南海都已经发现大量油田并投入早期开采[1]。
自升式钻井平台属于海上的移动式平台。它的优点在于平台具有很强的定位能力，以及稳定的作业状态，因此自升式平台在近海海域的油气勘探开发过程中一直处于比较重要地位。
1.1.1 自升式平台的发展与趋势
在我国的海工装备市场，应用最广泛的就是自升式钻井平台。我国的海洋石油开采技术飞速发展，而坐底式钻井平台和导管架钻井平台由于其开采深度的局限性，已经不能满足深海钻井的要求。于是人们开始将眼光投向自升式钻井平台和半潜式钻井 平台。在我国，半潜式平台的制造技术还没有成熟，而自升式钻井平台已经得到相当大的应用。
自升式钻井平台建造所需钢材较少，造价较低，且能够在各种海况下，维持其基本工作；但当平台移位时，由于桩腿要升得很高，这样造成平台重心高，稳性降低，抗风能力变差；当到达新井位的时候，由于风浪，平台会在水面摇荡不已，使得桩腿在下降着底时，有极大的可能破坏桩腿；当遭遇大风暴时，因急需拔桩移位，有可能发生不能拔出桩腿的危险。如果在作业区海流较强，插入海底的桩腿有可能会因海流的冲刷而发生滑动，甚至因此而丧失其支承能力。尽管如此，目前的自升式钻井平台仍在海上移动式钻井平台中占到45%。
我国大约于上世纪60年代开始海洋油气的勘探和开发，一开始在渤海湾进行油气的开采。随着我国石油勘探和开发技术的提高，一步一步向黄海、东海以及南海转移，现在又准备迈向世界。
自升式钻井平台的作业水深一般在200米以内，我国渤海湾的最大水深为40米，自升式平台已经很好的能够满足渤海湾的工作水深。因此，在渤海湾地区，主要的任务是增加自升式钻井平台的数量，以适应其开采的需求。但是,在南黄海、东海以及南海地区，水深较渤海湾要大很多，一般作业水深能达到76米，最深的地方甚至能达到180多米，这对自升式平台来说是一个很大的挑战。在我国，这种作业水深的自升式平台的发展已经迫在眉睫，不论是资源的争夺还是政治因素的考虑，都需要我国努力发展成为海洋强国。
总的来说，新一代的自升式
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