Abstract:
浮动式海洋平台作为关键基础性设施,广泛应用于海上的油气开采和风力发电领域。由于其自身动力特性,浮动式海洋平台在波浪荷载作用下有可能产生过度的垂荡响应,降低平台效率,威胁人员安全甚至导致构件或结构破坏。因此,增设控制装置来抑制平台响应是十分必要的,其中隔振技术由于其显著的减振效果应用较为广泛。然而,传统隔振技术也存在一定局限性,例如减振频带有限、静位移大等。针对这一问题,本文基于惯容器提出了一种新型惯容隔振系统,用于降低浮动式海洋平台的垂荡响应。首先,建立附加惯容隔振系统浮动式海洋平台的理论分析模型并基于试验结果进行验证,推导系统动力平衡方程,在频域内求解得到垂荡响应幅值算子(Response Amplitude Operator,RAO),对比研究惯容隔振系统参数对RAO曲线的影响规律。然后,采用全局搜寻方法对所提出的惯容隔振系统进行优化设计,确定效果最优的设计参数。最后,开展案例分析进一步表明惯容隔振系统在时域和频域的垂荡响应控制效果。研究结果表明:相较于传统隔振系统,惯容隔振系统的控制效果更为出色,具有更宽的减振频带;通过引入惯容器,海洋平台的垂荡响应可以进一步减小23%以上。此外,惯容隔振系统可以通过调节惯容值,在不同波浪下达到最优控制效果。综上,所提出的惯容隔振系统是一个具有发展潜力与应用前景的控制方案。
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Year: 2023
Language: Chinese
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