1、10-1 10-1 平台设计方法和要求平台设计方法和要求一、设计方法一、设计方法n母型设计也叫仿型设计，即仿照母型平台设计。它是选择一个或两、三个已建成并使用成功的平台作为母型进行设计。要设计的平台应与母型平台的使用技术条件和海洋环境条件等相近。n 规范设计是按照各国船舶检验局或船级社的规范要求而进行的设计。n强度设计设计方法是建立在结构力学、弹性理论等基础理论和现代计算技术的理论分析方法上，结合平台结构具体情况，根据给定的环境条件和设计工况进行平台强度计算。对复杂的空间整体结构和局部结构以及新型结构均采用这种方法进行设计。一般综合采用上述几种方法。例如，在选择平台主尺度时用母型设计方法；在确
2、定一般构件尺寸时用规范设计方法；对复杂的局部结构设计时采用强度理论分析方法。二、设计要求二、设计要求1.安全性：设计中要确保平台结构安全可靠，保证生产和人员的安全。2.适用性：在设计中要考虑海上作业的特点和需要，以便利生产，方便生活。3.先进性：要采用先进技术，使技术性能指标达到先进水平。4.经济性：要特别考虑经济效益，使投资省，收效大，建成的平台具有良好的经济性能指标。5.工艺性：设计中应根据海上施工特点考虑平台的建造及维修方案，力求降低劳动强度，提高劳动生产率。10-2 10-2 平台结构组成与结构型式选择平台结构组成与结构型式选择一、平台结构组成一、平台结构组成1.1.下部船体结构下部船
3、体结构n它为活动式平台在转移或作业时提供浮力，以满足平台在漂浮、半潜等状态时的浮性和稳性要求。2.2.上部平台结构上部平台结构n它为活动式平台提供足够的工作场所和生活设施。3.3.中间支撑结构中间支撑结构n它支撑平台，使平台形成一个整体，以满足平台整体性能和整体强度的要求。4.4.锚索结构锚索结构n它是为保证平台海上定位、就位及安全停泊而设置的。二、平台结构型式选择二、平台结构型式选择1 1平台结构类型选择平台结构类型选择n通常应根据工作海域水深、海洋环境条件和海底地质状况等加以选择。n坐底式平台工作水深是有限的，水深超过30m，建造费用急剧上升，并且操作和移位都很困难，故该种型式的平台都在浅
4、水地区使用。n自升式平台最大工作水深可达百米以上，但一般多用于水深为3090m。自升式平台桩腿的型式很多，它根据不同的工作水深、海底地基等条件，采用壳体式(封闭型桩腿如圆形、方形)或桁架式桩腿。圆形或方形一般适用于60m以内的水深范围，超过该水深采用桁架式桩腿。n浮船式适应工作水深为10600m。航行阻力小，适航性能和稳性好，但抗风浪性能差，与其他型式相比有效工作日少。n半潜式平台采用锚泊定位，最大工作水深一般为1500m，超过1500m采用动力定位。半潜式平台作业水深大、运动性能好。n张力腿平台移位不便，不宜用于勘探平台，可用作生产平台。2.平台结构型式选择（1）选择平台大的类型）选择平台大
5、的类型n根据工作水深、海底地基和海洋水文确定；如选择坐底式、自升式或半潜式等等（2）确定下部结构）确定下部结构n根据海底地基情况确定；n插桩式：坚硬海底或倾斜较大的海底；n沉垫式：软弱平坦海底。（3）确定上部平台）确定上部平台n形状：三角形、矩形、五角形n面积：由使用要求和工艺布置确定n层数：单层或多层；n结构形式：单层甲板采用桁架板梁式结构、多层采用箱型10-310-3平台排水量的确定平台排水量的确定n平台处于漂浮状态时，在某一载荷工况下的总重量，称为重量排水量，简称排水量。平台设计中典型荷载工况的排水量一般分成空船、轻载和满载3种情况。n空船排水量指整个平台连同其安装的机械、设备和舾装，包
6、括固定压载、平台上备件以及机械和管路中至正常工作水平面的各种液体的重量，但不包括贮存在供应舱里的液体、消耗品、可变载荷、贮存物品、船员和行季的重量。n轻载排水量等于空船重量加一定数量的设备、可变载荷、船员、备品等等的重量。n满载排水量等于空船重量及全部设备、可变载荷、船员、备品等等的重量。n作业排水量：如半潜式平台，作业时常需增加压载，获得最大作业排水量，以减小平台升沉运动，提高作业效率。n风暴排水量：当遇风暴平台不能作业时，为取得最大干舷，以防平台上浪或遭受波浪拍击，常采用抛载减小排水量的办法，使平台上浮，以确保平台安全。此抵抗风暴时的排水量即为风暴排水量。设计排水量n通常规定满载排水量为设
7、计排水量。n为确定设计排水量，应首先确定荷载重量，特别是其中的甲板变载。载重量中的钻井设备重量和可变重量要根据使用单位(业主)要求制定，对于个别不确定的项目也可根据型船选取。各种平台的钻井设备重量差别不大，约在7001000吨。可变重量因工作水深、钻井深度、自持能力的不同，而有较大的变化。n排水量中除载重量外，还包括动力装置及系泊系统的重量。动力装置和锚泊系统要根据任务书要求进行确定，参照型船估算其重量。在初估结构重量时，可根据平台的类型及主尺度选用母型船资料或采用重量系数估算。10-4 10-4 平台主尺度平台主尺度一、平台长度一、平台长度L L1.1.平台长度定义平台长度定义(1)自升式钻
8、井平台和驳船式钻井船nL是在壳体中纵剖面上，在0.85D(型深)处首尾壳板内缘之间的距离，但不计井口槽存在的影响。如果壳体线型近似于船型，则L不应小于夏季水线长度的96%。（2）半潜式钻井平台和坐底式钻井平台n L为沿长度方向从结构前端到后端投影的最大尺度。2.影响平台长度的因素(1)(1)生产工艺布置生产工艺布置n上部平台本体一般为两层甲板。要把生活区和作业区严格分隔开。这些分区以及设备的合理布置控制着平台的总长度。(2)(2)平台水力特性平台水力特性n上部平台或下船体的长度配合其它尺度(宽度、吃水)以及支撑结构尺度共同组成平台的浸水面积、排水体积，以给整个平台提供必要的浮力，满足浮性、稳性
9、要求。(3)(3)地基承载能力地基承载能力n平台坐底时，全部载荷将通过下船体传给海底地基，因而坐底面积上的平均压力应小于海底地基所能承受的平均压力，否则平台不稳定。(4)(4)坞修能力坞修能力 n坞长限制平台长度，而基地的航道、停泊港池、码头岸线等条件也影响平台长度的选取。(5)(5)其它因素其它因素n合理的设计长度可减小平台在拖航中的兴波阻力，减少平台在拖航中的纵摇。二、平台宽度B1.1.平台宽度定义平台宽度定义(1)自升式钻井平台，浮船式钻井船和驳船式钻井船nB为沿垂直于纵剖面的直线量得的两舷壳板内侧的最大水平宽度。(2)半潜式钻井平台、坐底式钻并平台nB为沿垂直于纵剖面的直线量得的最大总
10、宽度。2.2.影响平台宽度的因素影响平台宽度的因素(1)(1)生产工艺布置生产工艺布置n以钻井平台为例。上部平台除布置井架、井场、泥桨循环系统外，还要在宽度上留出布置边缘设备的面积。边缘设备有两舷起重机、锚机以及可以选择风向的试油燃烧架等。(2)(2)着底稳性着底稳性n平台着底时，一般横倾力矩大于纵倾力矩，平台横向抗倾稳性主要取决于平台的总有效重量，以及下船体宽度或桩腿间距。后者直接影响平台宽度。(3)(3)漂浮稳性漂浮稳性n当长度与吃水一定时，平台的浮性及稳性都与平台的宽度有关。选取的平台宽度应至少满足规范对漂浮状态时的浮性、稳性要求。(4)(4)其它因素其它因素n平台宽度增大，使拖航中波浪
11、变形增大，波增高，增加了风浪中的阻力；同时因宽度增大，长与宽的比值缩小，影响拖航时航向稳定性。航道、船闸、码头岸线和坞门尺寸等也会影啊平台的设计宽度。三、型深D1.1.型深定义型深定义(1)自升式钻井平台、浮船式钻井船和驳船式钻井船nD为沿船侧在船长中点处从基线量至干舷甲板梁上表面的垂直距离。(2)半潜式钻井平台和坐底式钻井平台nD为自基线量至最上层连续甲板梁上表面的垂直距离。对于底部有裙板的坐底式钻井平台，应另加裙板高度。2 2影响型深的因素影响型深的因素n上部平台或下船体选取的型深，必须满足干舷的要求。型深除满足抗沉性和稳性之外，还须满足油仓、水仓和压载仓的仓容要求。n平台长度、宽度与型深
12、之间，不是互相独立，而是有联系的。平台吃水与型深之比一般在0.650.75之间，在型深选定的条件下，可求出吃水。一旦吃水确定，可假定平台宽度，依据初估的平台排水体积，便可求出平台长度：L=V/BT 四、主甲板距基线高度四、主甲板距基线高度H HnH=h1+h2+h3+h4 五、立柱尺度五、立柱尺度n从结构方面来看，立柱数目多，结构重量增大，但对甲板的支承条件有利，可使甲板某些构件跨距减小，从而使这些构件的尺寸减少。同时，立柱多则直径可小，直径小使内部水密分隔也少，因而其内部结构的重量减轻。n 立柱数目对平台固有周期以及平台所受扰动力影响不大，但对阻力的影响显著。阻力几乎随立柱数目成正比例增加，立柱间有相互干涉效应。n 从稳性来看，立柱数目只要不少于三根均可满足要求，但立柱数目少，对破损稳性有影响。立柱数目适当多些，对破损稳性是有利的。
