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浮式生产储油系统(Floating Profuction Storage and Offloading—FPSO)是以生产储油船为基础,集生产系统和人员居住为一体的海洋大型生产基地。与固定式海洋平台相比,FPSO具有建造周期短,投资少,资金回收快,以及便于迁移,可重复利用,可用旧船改装等优点,因此,近年来FPSO在海上油气开发中得到越来越广泛的应用。
FPSO作为海上油田开发中的重要工程设备,通常必须连续作业,长期系泊在恶劣的海洋环境中,不能定期进坞维修,这对FPSO船体结构强度和疲劳强度都提出特殊的要求。因此,从结构设计和可靠性的角度,必须研究FPSO在整个生命周期内可能受到的波浪诱导弯矩。这对FPSO的方案设计和初步设计阶段对比各种设计方案的优劣以及系统的优化设计都有积极的意义。
本文的研究对象是30万吨的FPSO,其工作海域为西非。为了更精确的进行结构设计和进行结构优化以及强度分析,因此,必须对它的运动特性和波浪诱导载荷进行探索研究,为下一步的结构强度分析打好基础。本文结合上海市引进技术的吸收与创新计划“30万吨级浮式生产储油轮研究”,应用三维势流理论,以挪威船级社(DNV)的SESAM程序系统作为主要分析工具,研究了本FPSO的水动力特性,包括船体运动与波浪诱导载荷的规律,给 出了该30万吨级FPSO主要截面上波浪诱导载荷的长期预报计算结果。并且把这些截面上波浪诱导载荷的长期预报计算结果运用到结构强度分析中去,运用MSC公司的PATRAN/NASTRAN进行结构强度分析和结构优化。
通过计算,本文完成了该艘30万吨级FPSO波浪诱导载荷预报的工程分析,揭示了该艘30万吨级FPSO运动特性以及波浪载荷长期预报的影响规律,不仅为该艘30万吨级FPSO的设计建造提供了技术支持,对将来其它FPSO的运动特性与波浪载荷预报也有一定的参考价值。