海工试验报告.doc

SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 船舶与海洋工程试验研究 外转塔式系泊FPSO系统模型试验报告 学生姓名: 朱振宇 签 名: 学生学号: 5120109115 专 业: 船舶与海洋工程 日 期: 2015年6月18日 试验目的 南海西部海域现有储量较小的边际油田，拟采用新建3万吨级FPSO开发方案。考虑到FPSO吨位相对较小，而南海海域环境条件比较恶劣，需研究方案可行性。 通过模型实验，获得3万吨级FPSO系统在南海海域的运动和系泊性能，以论证FPSO 是否可以安全作业。 2、试验内容及要求 本组的实验为压载FPSO 与转塔式系泊系统在一年一遇、百年一 遇海况下的模型试验。试验中需要测量的是FPSO 重心处的6自由度运动，转塔上的系泊力、锚链张力。要求如下： （1）压载FPSO 重量、重心、纵摇惯量、横摇周期调节。9 根锚链模型制作与模拟、锚泊点在水池假底上的定位。 （2）完成运动测量系统准备、标定。完成转塔3 分力传感器的准备、标定。完成9 只拉力传感器的准备、标定。 （3）完成一年一遇和百年一遇的风浪流同向模拟。 （4）完成水池布置、静水衰减实验、水平刚度试验、一年一遇海况下的风浪流实验。 （5）所有试验内容需要拍摄照片、设置录像，并编辑制作成可在计算机上播放的格式。 （6）到水池对模型试验的数据进行处理分析，撰写最终试验报告。 试验设备介绍 3.1池主尺度 海洋工程水池的主要尺度为长50m、宽30m、深6m，能够模拟风、浪、流等各种海洋环境条件。 3.2试验水池设施 （1）造波系统 本水池配有德国KEMPFREMMERS公司的双推板大功率液压造波机，能产生规则波或者不规则波的长峰波，最大波高达到0.5米。 （2）消波系统 消波滩由圆弧形倾斜消波面、阻尼条、落水槽等组成。波浪越过消波滩后落入落水槽。槽回水不直接流回水池，避免影响滩前波浪。 （3）造流系统 水池配有一套高压喷水造流系统，能在水池中产生均匀的水流，最大流速为0.2m/s，流向和波向之间的夹角可在0—90°之间，按需求进行变化。另外，同时配有局部造流系统，以适应临时高速水流试验的要求。 （4）造风系统 水池采用变风向、变风速的造风技术，计算机控制多台轴流风机，轴流风机悬挂在行车下方，可自由旋转以调整风向，造风系统与行车系统不发生共振。能在水池产生任意方向的定常风或者风谱，最大风速10m/s。 （5）水深调节系统 水池大面积假底：钢质纵横梁系结合钢质浮箱，储备浮力60吨。卷扬机系统调节升降。导向系统控制位移，气动锁紧装置锁紧在所需深度。 深井假底：钢质框架结构，卷扬机系统调节升降，依靠与井壁的摩擦力锁紧在所需深度。本水池可在水深0—5米范围内变动。 （6）拖车系统 采用桁架式结构、双轨大跨度(52m)行车方案，计算机控制作XY双向运动，车速可调，可达1.5m/s；布置试验工作小车，重量8吨，起重能力3吨；布置造风系统工作小车，重量15吨。 （7）非接触式六自由度运动测量仪 非接触式运动测量仪，其原理为光学式，用于精确测量船舶与海洋工程结构物在风浪流作用下的六自由度运动情况，本水池拥有几套。 （8）多普勒流速测量仪 本实验水池拥有的多普勒流速测量仪是高分贝的声学多普勒测量仪。 （9）计算分析采集系统 本水池计算分析采集系统，既有本实验室自己的实时自动采集系统，快速数据处理，FFT，也有HP200C工作站等组成。共同构成一套完整的采集、简单分析处理系统。 3.3试验测量仪器 （1）海洋环境条件测量仪器，包括风速仪、流速仪和浪高仪。 （2）六自由度运动测量仪，实时测量FPSO模型的运动情况。 （3）载荷测量仪器，包括单分力、三分力、四分力、五分力、六分力等各类力传感器。用以测量锚链所受张力和转塔式系泊系统的三个方向受力。本次试验采用的是三分力传感器。 （4）拉力器，用以测试锚链的弹性。 （5）船模调节架，用以调节船模的重心位置、惯量。 4、相似理论介绍 相似理论是流体力学实验的理论基础，是实验工作者的必备知识。 根据相似理论，模型和实体两个流动系统必须满足以下3个相似条件，才可以根据模型试验的结果去预报实体的水动力性能： （1）几何相似。模型和实体形状要完全相似，凡是在模型试验中涉及到线性尺度参数的都必须相似，尺度大小成比例。 （2）运动相似。模型和实体任意瞬时，其对应点上的同类物理量，如流体的速度，都有相同的比例。 （3）动力相似。流体作用于模型和实体上的各种力互成比例，这些力包括粘性力、重力、惯性力等。 模型试验中经常用到的相似判据有：雷诺数（粘性水动力相似准则）、傅汝德