1 目的及意义

1.1 圆筒型生活平台简介

海洋平台是是用于海上油田勘探、油气资源处理和开发、原油产品储存的移动式或固定式平台等统称。利用海洋平台可以实现在海上进行钻井、采油、集运、施工以及人员居住等活动，所以，海洋平台是一种海上大型构件，是一项综合性海洋工程装备^[1]。根据外部环境的不同，平台通常是漂浮于海面上或者链接在海底。并且随着技术的不断革新进步，海洋平台的开发需求日益增长，因此越来越多种类的海洋平台开始设计、研发、制造建设出来。目前按照功能的区分，海洋平台可以大致分类有钻井平台、生产平台、生活平台、储油平台、近海平台等。海洋生活平台属于一种海洋工作辅助平台，但是却与钻井平台不太类似，相比于钻井平台艰苦的作业环境和生活环境，生活平台上工作人员的生活和工作条件都更加舒适，适合工作人员长期居住，并在海上进行相应的工种作业，能够在低耗绿色环保的前提下，大大提高其安全性能和舒适性能，这些都是远远高于钻井平台和生产平台^[2][3]。

海洋平台与陆地采油设备相比，它所处的外在环境更为恶劣，当设计建造海洋平台时应考虑静载荷和环境载荷相结合的工况。其中静载荷指包括平台自重还有压载重量，固定装置等重量；而环境载荷主要包括风浪、海流和潮汐还有海底地震等易对平台安全构成严重威胁。应将海洋平台的开发重点放在半潜式平台的设计和制造上，半潜式平台具有更好的可移动性和更强的抗风浪性，因为这种平台技术含量高，市场前景广阔，是将来发展深海海洋平台的方向。其中圆筒型生活平台这种平台类型，因为采用了圆筒式设计理念，使该平台无需依赖复杂而昂贵的转塔和旋转密封装置而长期独立系泊于海上，具有在技术先进性、安全稳定性和作业可靠性等方面的优势，另外圆筒形的结构设计增大了甲板面积，以便装载更多先进的设备，实现多种功能，且相比来说，圆筒形平台具备良好的水动力性能和更大的甲板载荷承受范围，使平台能够适应更多的海域及海况条件，所以圆筒形生活平台相比其他形状的平台的优点竞争力更强，更应受到海洋工程界的青睐，以获得快速的发展机会 ^[4][6][21]。

1.2 研究目的和意义

随着海洋产业的蓬勃发展，海洋工程装备也成为世界造船业关注的焦点。对于我国来说，海洋工程装备的研发也逐渐成为我国海洋经济增长的高速发展点。我国的海洋工程领域研究起步较晚，基础较差，但在国家对海洋开发的投入加大力度下，半潜式平台的设计、建造等相关技术的研究受到重视，国家出台和实施的“863计划”也使得我国海洋深水装备研究设计水平得到进一步提升。因此，海洋工程装备在我国正处在快速发展的时代，所以对海洋平台这一块的了解和分析显得十分的重要^[6][22]。

当前能源需求的问题一直是推动海洋平台发展的导火索，石油、天然气，被人们称之为“工业的血液”，既是重要的能源，又是重要的战略物资。伴随着陆地油气资源的日益枯竭，开发深海为主的海洋油气资源将会是未来海洋平台工程的主要研究方向。无论是从油气分布、资源的需求量还是从战略投资的角度上去考虑，全球海洋油气资源的勘探、挖掘和储存在未来很长的一段时间内都具有巨大的开发潜力和市场前景。目前，世界各国在海上寻找石油、天然气的活动正在向深海不断扩大，需要研发的海洋平台的种类也愈加的繁多，因为全球对油气的需求量还在以稳定的线性趋势增长，海底油气资源的勘探开发已成为沿海国家和地区发展海洋经济的重要活动内容^[1][2][11]。

海洋石油会代替陆地石油成为未来石油供应的主要来源。近几年来尽管对海洋平台市场需求比较低迷，但是我国海洋石油钻井装备产业取得骄人业绩，我国油气开发装备技术在引进、消化、吸收、再创新以及国产化方面取得了长足进步。而且对于海洋平台的建造，虽然我国海洋平台企业已经取得一定成绩，专业化建造能力初步显现，但是对于一些核心技术和关键配套部件仍然受制于人。在未来，随着近几年世界多个国家涉足海洋勘探开发领域，尤其是巴西、韩国、日本等国家的崛起，今后的海洋装备技术将呈现多国化、多元化的发展局面。我国需要通过多途径提升自主设计能力，提高海洋平台的自动化、智能化控制技术，全方位提升我国对于海洋平台的建造能力，用于面对今后的市场需求^[7][10]。

半潜式海洋平台随着海洋资源的开发利用从浅海走向深海，走向海况更加恶劣的深海作业，在设计阶段就需要加强对风、浪、流等复杂环境载荷的考虑，以确保平台的安全性。所以在半潜式生活平台的总体强度分析中，环境载荷中最为关键的部分为波浪载荷，准确分析计算平台受到的波浪载荷尤为重要。由于半潜式海洋平台结构尺寸比较大，所以对流场的作用和影响比较显著，目前各船级社推荐使用的计算理论是将入射波假设为理想流体，利用三维势流理论分析波浪在平台作用下的流动，从而计算平台所受的波浪载荷。所以在圆筒形生活平台的设计中，为考察结构在不同海况条件下的运动和载荷相应，一般采用随机性设计波法，为结构分析计算设计载荷值对波浪载荷进行预报^[20][21]。

圆筒型海洋生活平台的设计，与传统的海洋平台相比更适合如今的海洋平台需求。圆筒形生活平台与传统生活平台相比除了具有抗风能力强、适应水深范围广、实用面积大，利于转移以及重复使用等优点外，圆筒形海上生活平台还具有更高稳性能及能适应更恶劣海洋环境，因此得到更高的推广和开发。圆形甲板大大增加了面积利用率，可以容纳更多的工作人员在平台上工作、居住和休闲，明显提高工作效益。普通型生活平台的运动性能较差，尤其是与波浪激励周期的重叠导致了相对较大的垂向运动，在强度和疲劳要求较圆筒形生活平台更高，圆筒形生活平台则无需转塔，就能很好地适应风、浪、流对船体的影响，使整体结构更稳定，更有利于海洋油田的开采工作。