第十章移動式平臺結構型式與主尺度第十章移動式平臺結構型式與主尺度1母型設計規(guī)范設計強度設計§10-1平臺設計方法和要求一、設計方法母型設計§10-1平臺設計方法和要求一、設計方法2母型設計母型設計也叫仿型設計，即仿照母型平臺設計。它是選擇一個或兩、三個已建成并使用成功的平臺作為母型進行設計。要設計的平臺應與母型平臺的使用技術條件和海洋環(huán)境條件等相近。規(guī)范設計規(guī)范設計是按照各國船舶檢驗局或船級社的規(guī)范要求而進行的設計。母型設計3強度設計強度設計設計方法是建立在結構力學、彈性理論等基礎理論和現代計算技術的理論分析方法上，結合平臺結構具體情況，根據給定的環(huán)境條件和設計工況進行平臺強度計算。對復雜的空間整體結構和局部結構以及新型結構均采用這種方法進行設計?！镆话憔C合采用上述幾種方法。例如，在選擇平臺主尺度時用母型設計方法；在確定一般構件尺寸時用規(guī)范設計方法；對復雜的局部結構設計時采用強度理論分析方法。強度設計4

二、設計要求1.安全性：設計中要確保平臺結構安全可靠，保證生產和人員的安全。2.適用性：在設計中要考慮海上作業(yè)的特點和需要，以便利生產，方便生活。3.先進性：要采用先進技術，使技術性能指標達到先進水平。4.經濟性：要特別考慮經濟效益，使投資省，收效大，建成的平臺具有良好的經濟性能指標。5.工藝性：設計中應根據海上施工特點考慮平臺的建造及維修方案，力求降低勞動強度，提高勞動生產率。二、設計要求1.安全性：設計中要確保平臺結構安全可靠，保證5§10-2平臺結構組成與結構型式選擇一、平臺結構組成1.下部船體結構它為活動式平臺在轉移或作業(yè)時提供浮力，以滿足平臺在漂浮、半潛等狀態(tài)時的浮性和穩(wěn)性要求。2.上部平臺結構它為活動式平臺提供足夠的工作場所和生活設施。3.中間支撐結構它支撐平臺，使平臺形成一個整體，以滿足平臺整體性能和整體強度的要求。4.錨索結構它是為保證平臺海上定位、就位及安全停泊而設置的?！?0-2平臺結構組成與結構型式選擇一、平臺結構組成6二、平臺結構型式選擇1．平臺結構類型選擇通常應根據工作海域水深、海洋環(huán)境條件和海底地質狀況等加以選擇。

坐底式平臺工作水深是有限的，水深超過30m，建造費用急劇上升，并且操作和移位都很困難，故該種型式的平臺都在淺水地區(qū)使用。自升式平臺最大工作水深可達百米以上，但一般多用于水深為30～90m。自升式平臺樁腿的型式很多，它根據不同的工作水深、海底地基等條件，采用殼體式(封閉型樁腿如圓形、方形)或桁架式樁腿。圓形或方形一般適用于60m以內的水深范圍，超過該水深采用桁架式樁腿。二、平臺結構型式選擇1．平臺結構類型選擇7浮船式適應工作水深為10～600m。航行阻力小，適航性能和穩(wěn)性好，但抗風浪性能差，與其他型式相比有效工作日少。半潛式平臺采用錨泊定位，最大工作水深一般為1500m，超過1500m采用動力定位。半潛式平臺作業(yè)水深大、運動性能好。張力腿平臺移位不便，不宜用于勘探平臺，可用作生產平臺。浮船式適應工作水深為10～600m。航行阻力小，適航性能和穩(wěn)8海洋平臺的設計10課件92.平臺結構型式選擇（1）選擇平臺大的類型根據工作水深、海底地基和海洋水文確定；如選擇坐底式、自升式或半潛式等等（2）確定下部結構根據海底地基情況確定；插樁式：堅硬海底或傾斜較大的海底；沉墊式：軟弱平坦海底。（3）確定上部平臺形狀：三角形、矩形、五角形面積：由使用要求和工藝布置確定層數：單層或多層；結構形式：單層甲板采用桁架板梁式結構、多層采用箱型2.平臺結構型式選擇（1）選擇平臺大的類型10§10-3平臺排水量的確定平臺處于漂浮狀態(tài)時，在某一載荷工況下的總重量，稱為重量排水量，簡稱排水量。平臺設計中典型荷載工況的排水量一般分成空船、輕載和滿載3種情況?？沾潘恐刚麄€平臺連同其安裝的機械、設備和舾裝，包括固定壓載、平臺上備件以及機械和管路中至正常工作水平面的各種液體的重量，但不包括貯存在供應艙里的液體、消耗品、可變載荷、貯存物品、船員和行季的重量。輕載排水量等于空船重量加一定數量的設備、可變載荷、船員、備品等等的重量。滿載排水量等于空船重量及全部設備、可變載荷、船員、備品等等的重量。

§10-3平臺排水量的確定平臺處于漂浮狀態(tài)時，在某一載荷工況11作業(yè)排水量：如半潛式平臺，作業(yè)時常需增加壓載，獲得最大作業(yè)排水量，以減小平臺升沉運動，提高作業(yè)效率。風暴排水量：當遇風暴平臺不能作業(yè)時，為取得最大干舷，以防平臺上浪或遭受波浪拍擊，常采用拋載減小排水量的辦法，使平臺上浮，以確保平臺安全。此抵抗風暴時的排水量即為風暴排水量。

作業(yè)排水量：如半潛式平臺，作業(yè)時常需增加壓載，獲得最大作業(yè)排12設計排水量通常規(guī)定滿載排水量為設計排水量。為確定設計排水量，應首先確定荷載重量，特別是其中的甲板變載。載重量中的鉆井設備重量和可變重量要根據使用單位(業(yè)主)要求制定，對于個別不確定的項目也可根據型船選取。各種平臺的鉆井設備重量差別不大，約在700～1000噸。可變重量因工作水深、鉆井深度、自持能力的不同，而有較大的變化。排水量中除載重量外，還包括動力裝置及系泊系統的重量。動力裝置和錨泊系統要根據任務書要求進行確定，參照型船估算其重量。在初估結構重量時，可根據平臺的類型及主尺度選用母型船資料或采用重量系數估算。設計排水量通常規(guī)定滿載排水量為設計排水量。13§10-4平臺主尺度一、平臺長度L1.平臺長度定義(1)自升式鉆井平臺和駁船式鉆井船L是在殼體中縱剖面上，在0.85D(型深)處首尾殼板內緣之間的距離，但不計井口槽存在的影響。如果殼體線型近似于船型，則L不應小于夏季水線長度的96%。（2）半潛式鉆井平臺和坐底式鉆井平臺L為沿長度方向從結構前端到后端投影的最大尺度?！?0-4平臺主尺度一、平臺長度L14

2.影響平臺長度的因素

(1)生產工藝布置上部平臺本體一般為兩層甲板。要把生活區(qū)和作業(yè)區(qū)嚴格分隔開。這些分區(qū)以及設備的合理布置控制著平臺的總長度。(2)平臺水力特性上部平臺或下船體的長度配合其它尺度(寬度、吃水)以及支撐結構尺度共同組成平臺的浸水面積、排水體積，以給整個平臺提供必要的浮力，滿足浮性、穩(wěn)性要求。2.影響平臺長度的因素(1)生產工藝布置15(3)地基承載能力平臺坐底時，全部載荷將通過下船體傳給海底地基，因而坐底面積上的平均壓力應小于海底地基所能承受的平均壓力，否則平臺不穩(wěn)定。(4)塢修能力

塢長限制平臺長度，而基地的航道、停泊港池、碼頭岸線等條件也影響平臺長度的選取。(5)其它因素合理的設計長度可減小平臺在拖航中的興波阻力，減少平臺在拖航中的縱搖。(3)地基承載能力16二、平臺寬度B1.平臺寬度定義(1)自升式鉆井平臺，浮船式鉆井船和駁船式鉆井船B為沿垂直于縱剖面的直線量得的兩舷殼板內側的最大水平寬度。(2)半潛式鉆井平臺、坐底式鉆并平臺B為沿垂直于縱剖面的直線量得的最大總寬度。二、平臺寬度B1.平臺寬度定義172.影響平臺寬度的因素(1)生產工藝布置以鉆井平臺為例。上部平臺除布置井架、井場、泥槳循環(huán)系統外，還要在寬度上留出布置邊緣設備的面積。邊緣設備有兩舷起重機、錨機以及可以選擇風向的試油燃燒架等。(2)著底穩(wěn)性平臺著底時，一般橫傾力矩大于縱傾力矩，平臺橫向抗傾穩(wěn)性主要取決于平臺的總有效重量，以及下船體寬度或樁腿間距。后者直接影響平臺寬度。2.影響平臺寬度的因素(1)生產工藝布置18(3)漂浮穩(wěn)性當長度與吃水一定時，平臺的浮性及穩(wěn)性都與平臺的寬度有關。選取的平臺寬度應至少滿足規(guī)范對漂浮狀態(tài)時的浮性、穩(wěn)性要求。(4)其它因素平臺寬度增大，使拖航中波浪變形增大，波增高，增加了風浪中的阻力；同時因寬度增大，長與寬的比值縮小，影響拖航時航向穩(wěn)定性。航道、船閘、碼頭岸線和塢門尺寸等也會影啊平臺的設計寬度。(3)漂浮穩(wěn)性19三、型深D1.型深定義(1)自升式鉆井平臺、浮船式鉆井船和駁船式鉆井船D為沿船側在船長中點處從基線量至干舷甲板梁上表面的垂直距離。(2)半潛式鉆井平臺和坐底式鉆井平臺D為自基線量至最上層連續(xù)甲板梁上表面的垂直距離。對于底部有裙板的坐底式鉆井平臺，應另加裙板高度。三、型深D1.型深定義202．影響型深的因素上部平臺或下船體選取的型深，必須滿足干舷的要求。型深除滿足抗沉性和穩(wěn)性之外，還須滿足油倉、水倉和壓載倉的倉容要求。平臺長度、寬度與型深之間，不是互相獨立，而是有聯系的。平臺吃水與型深之比一般在0.65～0.75之間，在型深選定的條件下，可求出吃水。一旦吃水確定，可假定平臺寬度，依據初估的平臺排水體積，便可求出平臺長度：L=V/BT

2．影響型深的因素上部平臺或下船體選取的型深，必須滿足干舷的21四、主甲板距基線高度HH=h1+h2+h3+h4四、主甲板距基線高度HH=h1+h2+h3+h422五、立柱尺度從結構方面來看，立柱數目多，結構重量增大，但對甲板的支承條件有利，可使甲板某些構件跨距減小，從而使這些構件的尺寸減少。同時，立柱多則直徑可小，直徑小使內部水密分隔也少，因而其內部結構的重量減輕。

立柱數目對平臺固有周期以及平臺所受擾動力影響不大，但對阻力的影響顯著。阻力幾乎隨立柱數目成正比例增加，立柱間有相互干涉效應。

從穩(wěn)性來看，立柱數目只要不少于三根均可滿足要求，但立柱數目少，對破損穩(wěn)性有影響。立柱數目適當多些，對破損穩(wěn)性是有利的。五、立柱尺度從結構方面來看，立柱數目多，結構重量增大，但對甲23

第十章移動式平臺結構型式與主尺度第十章移動式平臺結構型式與主尺度24母型設計規(guī)范設計強度設計§10-1平臺設計方法和要求一、設計方法母型設計§10-1平臺設計方法和要求一、設計方法25母型設計母型設計也叫仿型設計，即仿照母型平臺設計。它是選擇一個或兩、三個已建成并使用成功的平臺作為母型進行設計。要設計的平臺應與母型平臺的使用技術條件和海洋環(huán)境條件等相近。規(guī)范設計規(guī)范設計是按照各國船舶檢驗局或船級社的規(guī)范要求而進行的設計。母型設計26強度設計強度設計設計方法是建立在結構力學、彈性理論等基礎理論和現代計算技術的理論分析方法上，結合平臺結構具體情況，根據給定的環(huán)境條件和設計工況進行平臺強度計算。對復雜的空間整體結構和局部結構以及新型結構均采用這種方法進行設計?！镆话憔C合采用上述幾種方法。例如，在選擇平臺主尺度時用母型設計方法；在確定一般構件尺寸時用規(guī)范設計方法；對復雜的局部結構設計時采用強度理論分析方法。強度設計27

二、設計要求1.安全性：設計中要確保平臺結構安全可靠，保證生產和人員的安全。2.適用性：在設計中要考慮海上作業(yè)的特點和需要，以便利生產，方便生活。3.先進性：要采用先進技術，使技術性能指標達到先進水平。4.經濟性：要特別考慮經濟效益，使投資省，收效大，建成的平臺具有良好的經濟性能指標。5.工藝性：設計中應根據海上施工特點考慮平臺的建造及維修方案，力求降低勞動強度，提高勞動生產率。二、設計要求1.安全性：設計中要確保平臺結構安全可靠，保證28§10-2平臺結構組成與結構型式選擇一、平臺結構組成1.下部船體結構它為活動式平臺在轉移或作業(yè)時提供浮力，以滿足平臺在漂浮、半潛等狀態(tài)時的浮性和穩(wěn)性要求。2.上部平臺結構它為活動式平臺提供足夠的工作場所和生活設施。3.中間支撐結構它支撐平臺，使平臺形成一個整體，以滿足平臺整體性能和整體強度的要求。4.錨索結構它是為保證平臺海上定位、就位及安全停泊而設置的?！?0-2平臺結構組成與結構型式選擇一、平臺結構組成29二、平臺結構型式選擇1．平臺結構類型選擇通常應根據工作海域水深、海洋環(huán)境條件和海底地質狀況等加以選擇。

坐底式平臺工作水深是有限的，水深超過30m，建造費用急劇上升，并且操作和移位都很困難，故該種型式的平臺都在淺水地區(qū)使用。自升式平臺最大工作水深可達百米以上，但一般多用于水深為30～90m。自升式平臺樁腿的型式很多，它根據不同的工作水深、海底地基等條件，采用殼體式(封閉型樁腿如圓形、方形)或桁架式樁腿。圓形或方形一般適用于60m以內的水深范圍，超過該水深采用桁架式樁腿。二、平臺結構型式選擇1．平臺結構類型選擇30浮船式適應工作水深為10～600m。航行阻力小，適航性能和穩(wěn)性好，但抗風浪性能差，與其他型式相比有效工作日少。半潛式平臺采用錨泊定位，最大工作水深一般為1500m，超過1500m采用動力定位。半潛式平臺作業(yè)水深大、運動性能好。張力腿平臺移位不便，不宜用于勘探平臺，可用作生產平臺。浮船式適應工作水深為10～600m。航行阻力小，適航性能和穩(wěn)31海洋平臺的設計10課件322.平臺結構型式選擇（1）選擇平臺大的類型根據工作水深、海底地基和海洋水文確定；如選擇坐底式、自升式或半潛式等等（2）確定下部結構根據海底地基情況確定；插樁式：堅硬海底或傾斜較大的海底；沉墊式：軟弱平坦海底。（3）確定上部平臺形狀：三角形、矩形、五角形面積：由使用要求和工藝布置確定層數：單層或多層；結構形式：單層甲板采用桁架板梁式結構、多層采用箱型2.平臺結構型式選擇（1）選擇平臺大的類型33§10-3平臺排水量的確定平臺處于漂浮狀態(tài)時，在某一載荷工況下的總重量，稱為重量排水量，簡稱排水量。平臺設計中典型荷載工況的排水量一般分成空船、輕載和滿載3種情況。空船排水量指整個平臺連同其安裝的機械、設備和舾裝，包括固定壓載、平臺上備件以及機械和管路中至正常工作水平面的各種液體的重量，但不包括貯存在供應艙里的液體、消耗品、可變載荷、貯存物品、船員和行季的重量。輕載排水量等于空船重量加一定數量的設備、可變載荷、船員、備品等等的重量。滿載排水量等于空船重量及全部設備、可變載荷、船員、備品等等的重量。

§10-3平臺排水量的確定平臺處于漂浮狀態(tài)時，在某一載荷工況34作業(yè)排水量：如半潛式平臺，作業(yè)時常需增加壓載，獲得最大作業(yè)排水量，以減小平臺升沉運動，提高作業(yè)效率。風暴排水量：當遇風暴平臺不能作業(yè)時，為取得最大干舷，以防平臺上浪或遭受波浪拍擊，常采用拋載減小排水量的辦法，使平臺上浮，以確保平臺安全。此抵抗風暴時的排水量即為風暴排水量。

作業(yè)排水量：如半潛式平臺，作業(yè)時常需增加壓載，獲得最大作業(yè)排35設計排水量通常規(guī)定滿載排水量為設計排水量。為確定設計排水量，應首先確定荷載重量，特別是其中的甲板變載。載重量中的鉆井設備重量和可變重量要根據使用單位(業(yè)主)要求制定，對于個別不確定的項目也可根據型船選取。各種平臺的鉆井設備重量差別不大，約在700～1000噸?？勺冎亓恳蚬ぷ魉?、鉆井深度、自持能力的不同，而有較大的變化。排水量中除載重量外，還包括動力裝置及系泊系統的重量。動力裝置和錨泊系統要根據任務書要求進行確定，參照型船估算其重量。在初估結構重量時，可根據平臺的類型及主尺度選用母型船資料或采用重量系數估算。設計排水量通常規(guī)定滿載排水量為設計排水量。36§10-4平臺主尺度一、平臺長度L1.平臺長度定義(1)自升式鉆井平臺和駁船式鉆井船L是在殼體中縱剖面上，在0.85D(型深)處首尾殼板內緣之間的距離，但不計井口槽存在的影響。如果殼體線型近似于船型，則L不應小于夏季水線長度的96%。（2）半潛式鉆井平臺和坐底式鉆井平臺L為沿長度方向從結構前端到后端投影的最大尺度。§10-4平臺主尺度一、平臺長度L37

2.影響平臺長度的因素

(1)生產工藝布置上部平臺本體一般為兩層甲板。要把生活區(qū)和作業(yè)區(qū)嚴格分隔開。這些分區(qū)以及設備的合理布置控制著平臺的總長度。(2)平臺水力特性上部平臺或下船體的長度配合其它尺度(寬度、吃水)以及支撐結構尺度共同組成平臺的浸水面積、排水體積，以給整個平臺提供必要的浮力，滿足浮性、穩(wěn)性要求。2.影響平臺長度的因素(1)生產工藝布置38(3)地基承載能力平臺坐底時，全部載荷將通過下船體傳給海底地基，因而坐底面積上的平均壓力應小于海底地基所能承受的平均壓力，否則平臺不穩(wěn)定。(4)塢修能力

塢長限制平臺長度，而基地的航道、停泊港池、碼頭岸線等條件也影響平臺長度的選取。(5)其它因素合理的設計長度可減小平臺在拖航中的興波阻力，減少平臺在拖航中的縱搖。(3)地基承載能力39二、平臺寬度B1.平臺寬度定義(1)自升式鉆井平臺，浮船式鉆井船和駁船式鉆井船B為沿垂直于縱剖面的直線量得的兩舷殼板內側的最大水平寬度。(2)半潛式鉆井平臺、坐底式鉆并平臺B為沿垂直于縱剖面的直線量得的最大總寬度。二、平臺寬度B1.平臺寬度定義402.影響平臺寬度的因素(1)生產工藝布置以鉆井平臺為例。上部平臺除布置井架、井場、泥槳循環(huán)系統外，還要在寬度上留出布置邊緣設備的面積。邊緣設備有兩舷起重機、錨機以及可以選擇風向的試油燃燒架等。(2)著底穩(wěn)性平臺著底時，一般橫傾力矩大于縱傾力矩，平臺橫向抗傾穩(wěn)性主要取決于平臺的總有效重量，以及下船體寬度或樁腿間距。后者直接影響平臺寬度。2.影響平臺寬度的因素(1)生產工藝布置41(3)漂浮穩(wěn)性當長度與吃水一定時，平臺的浮性及穩(wěn)性都與平臺的寬度有關。選取的平臺寬度應至少滿足規(guī)范對漂浮狀態(tài)時的浮性、穩(wěn)