摘 要

如今，陆地资源日益匮乏，人们把越来越多的关注放在对海洋资源的开发和利用上。作为海洋资源开采的主要结构物之一，海洋平台在近几十年得到了飞速的发展。

本文着重讲述了自升式海洋平台的方案设计，包括海洋平台的主尺度的确定、平台主体舱室的划分、平台主甲板的总布置、生活区的总布置。以及应用AutoCAD软件进行建模，获得平台漂心坐标、浮心坐标、重心位置等数据后，计算反映平台主要特征的静水力要素。应用MATLAB编写程序计算基于线性波理论平台桩腿受到的波浪力。在风、浪、流三种载荷计算完成后，校核平台的大倾角稳性以及在作业工况及自存工况下平台满载和生活用水耗尽、压载水取一半时这四种状态下的站立稳性、以及作业和自存工况下平台的抗滑稳定性。

关键词：自升式平台；总布置；环境载荷；稳性

Abstract

Nowadays, the resources on the land have becoming increasingly scarce. Exploitation and utilization ocean resources are drawing more and more people’s attention. As one of the facilities, self elevating offshore platform developed rapidly in a few decades.

This paper focuses on the overall design about self elevating offshore platform, including determination of the principal dimension, division of the cabin of the hull, general arrangement of main deck and living area. We modeled the hull with AutoCAD and measured the coordinate of the centre of floatation, buoyancy and gravity. After these measures, we also calculated the hydrostatic element which can reflect the main platform’s characteristic. We calculated the wave force based on linear wave theory with MATLAB. After the calculation of wind, wave and current load, we checked the large angle stability along with the standing stability in 4 circumstances when it is not only operating or severe conditions, but also full or exhausted domestic water, as a half quantity of preloading water. At last, the anti-sliding stability was checked in the operating condition and severe condition.

Key Words：self elevating offshore platform；general arrangement；environmental load；stability

目 录

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外研究现状 1

第2章 理论基础 3

2.1 静水力性能 3

2.1.1 排水量 3

2.1.2漂心位置 3

2.1.3 浮心位置 3

2.1.4 稳心半径 4

2.2 稳性计算 4

2.2.1 初稳性公式与初稳性高 4

2.2.2 稳性横截曲线 5

2.2.3 初稳性与大倾角稳性 6

2.2.4站立稳性 7

2.3 环境载荷 8

2.3.1 风载荷 8

2.3.2 波浪载荷 8

2.3.3 Morison公式 9

2.3.4 流载荷 10

第3章 自升式海洋平台方案设计 11

3.1 自升式海洋平台总体设计 11

3.1.1 平台型式 11

3.1.2 母型平台参数 11

3.1.3 设计平台参数 11

3.1.4 平台舱室划分 17

3.1.5 平台总体布置 17

3.2 静水力要素计算 18

第4章 自升式海洋平台稳性校核 20

4.1 环境载荷参数 20

4.2 完整稳性计算工况 20

4.2 完整稳性一般准则 20

4.3 平台回复力臂及初稳性高 20

4.4 平台倾覆力矩与回复力矩 22

4.4.1 平台倾覆力矩 22

4.4.2 平台回复力矩 23

4.4.3 平台倾覆力矩与回复力矩曲线 26

4.5 站立稳性校核 27

4.5.1 抗倾稳性 27

4.5.2 抗滑稳定性 30

第5章 总结与展望 31

5.1 总结 31

5.2 展望 31

参考文献 32

致 谢 34

第1章 绪论

1.1 引言

随着科学技术的发展和进步，人类对能源的需求量越来越大。陆地上的油气资源在长时间的开采之后已经变得日益贫乏，进而，世界上的油气勘探逐步从陆地过渡到海洋中去。

在人类向海洋进军的过程中，海洋平台在勘探开采中是必不可少的。从20世纪40年代驳船首次用于近海勘探钻井，到1956年钻井船的出世再到1961年半潜式平台的全面问世，海洋平台历经了一个快速的发展时期。

就海洋平台的种类而言，大体上可分为固定式和移动式两大类。众所周知，海洋平台的建造费用高昂，若不能重复使用，会造成很大的浪费，这也正是海洋平台从第一座导管架式平台（属于固定式平台）演变成如今的移动式平台的原因。

自升式海洋平台属于海上移动式平台，即在一个水域工作完成后可以通过拖航等方式迁移到下一水域进行工作，一个平台可以重复使用，如此大大节约了建造成本。

根据BakerHugehes公司的统计数据来看，全球陆地商用钻井平台的数量从1982年1月6150座的高峰下降到了2009年9月以后的3550座。大部分地区陆地上的钻井平台数量都有不同程度的下降。反观移动式海洋钻井平台的数量变化，从同一时期从开始的499座增加到627座，并且这一数字仍在不断地增加。可见，目前对海洋平台建造的重视程度已经引愈发强烈。

海洋平台结构十分复杂、造价高昂、体积庞大。与地面上的开采设备相比，海洋平台所处的环境更加恶劣多变，海浪、海流、潮汐、浮冰、台风、地震等自然环境均会对平台的安全产生严重的威胁。同时，海水的腐蚀作用、水中生物的附着、材料老化、结构疲劳损伤积累等因素都会导致平台整体或局部抗力减弱，发生危险。因此，海洋平台的设计与制造只有在一个国家的综合工业水平整体提高与进步的基础上才能完成。资源的获取不仅能满足生产生活的需要，而且具有强大的战略意义，因此，我们应加快海洋平台发展的速度，能好的为今后的开采工作服务。

1.2 国内外研究现状

近年来，关于自升式海洋平台局部研究有了很大的进展，例如：