自升式鉆井平臺(tái)風(fēng)載荷試驗(yàn)研究?

林 一， 胡安康,2， 蔣 瑋,2

(1 中集船舶海洋工程設(shè)計(jì)研究院，上海 201206； 2 哈爾濱工程大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150001)

?

自升式鉆井平臺(tái)風(fēng)載荷試驗(yàn)研究?

林 一1， 胡安康1,2， 蔣 瑋1,2

(1 中集船舶海洋工程設(shè)計(jì)研究院，上海 201206； 2 哈爾濱工程大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150001)

對(duì)于自升式鉆井平臺(tái)而言，風(fēng)載荷在所有環(huán)境載荷中比重最大?，F(xiàn)行規(guī)范在計(jì)算平臺(tái)風(fēng)載荷時(shí)主要采用面積投影法，不考慮各構(gòu)件之間的空氣動(dòng)力學(xué)干擾的影響，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏于保守，不利于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文以CIMC自主研發(fā)的122 m水深自升式鉆井平臺(tái)為例，對(duì)其于在位狀態(tài)和遷航狀態(tài)的風(fēng)載荷進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)研究，并與規(guī)范計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果表明，試驗(yàn)結(jié)果要小于規(guī)范計(jì)算，空氣動(dòng)力學(xué)干擾和升力作用的影響不可忽略。

自升式鉆井平臺(tái)； 風(fēng)載荷； 空氣動(dòng)力學(xué)干擾； 風(fēng)洞試驗(yàn)

大陸架油氣資源的廣泛開(kāi)采是海洋油氣開(kāi)發(fā)的重要組成部分，自升式鉆井平臺(tái)憑借其抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、甲板面面積大、鉆井能力強(qiáng)的特點(diǎn)，在大陸架油氣開(kāi)發(fā)中發(fā)揮了重要作用。自升式鉆井平臺(tái)在工作時(shí)承受風(fēng)、海浪、海流、海冰等自然環(huán)境引起的載荷[1]，其中風(fēng)載荷是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要控制載荷，在所有環(huán)境載荷中比重最大。因此，風(fēng)載荷的研究對(duì)于自升式鉆井平臺(tái)的結(jié)構(gòu)安全性而言顯然是很有必要的。

由于自升式平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其風(fēng)載荷確定較為復(fù)雜。首先主船體甲板和直升機(jī)甲板下有空氣間隙，在受風(fēng)時(shí)將有明顯的升力作用；其次平臺(tái)在外載荷作用下發(fā)生傾斜后，甲板底部也需計(jì)入受風(fēng)面積；再者，平臺(tái)各構(gòu)件之間的空氣動(dòng)力學(xué)干擾也不可忽視。目前對(duì)于自升式平臺(tái)風(fēng)載荷的確定主要依據(jù)于各大船級(jí)社的規(guī)范，在計(jì)算風(fēng)載荷時(shí)采用面積投影法，構(gòu)件形狀系數(shù)和高度系數(shù)采取經(jīng)驗(yàn)值，不考慮各構(gòu)件之間的空氣動(dòng)力學(xué)干擾(遮蔽效應(yīng)、加速效應(yīng))，因此計(jì)算結(jié)果是偏于保守的。Boonstra H在北海一艘半潛式平臺(tái)上實(shí)測(cè)的風(fēng)力值和按DNV規(guī)范計(jì)算的風(fēng)力值的比較，記錄的300多組數(shù)據(jù)均表明實(shí)測(cè)觀(guān)察值僅為計(jì)算值的50%[2]；文獻(xiàn)[3]對(duì)一艘半潛式平臺(tái)進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)結(jié)果小于按ABS規(guī)范計(jì)算的值。

目前國(guó)內(nèi)外研究海洋平臺(tái)風(fēng)載荷的常用方法主要有3種：現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)、數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)[4]。中國(guó)目前缺少相關(guān)的海洋平臺(tái)風(fēng)載荷現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)值模擬的準(zhǔn)確度還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證，因此風(fēng)洞試驗(yàn)成為平臺(tái)風(fēng)載荷確定的有效手段。本文以中集船舶海洋工程設(shè)計(jì)研究院(CIMC)自主研發(fā)的122m水深自升式鉆井平臺(tái)為例，在規(guī)范計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行風(fēng)載荷的對(duì)比驗(yàn)證，明確風(fēng)載荷大小對(duì)結(jié)構(gòu)安全性的影響，為進(jìn)一步對(duì)自升式平臺(tái)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。

1 規(guī)范計(jì)算

1.1 平臺(tái)基本參數(shù)

本文選用的122m水深自升式鉆井平臺(tái)采用三樁腿桁架式結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)，樁腿為菱形連接，最大工作水深122m水深，最大鉆井深度9144m，入級(jí)ABS船級(jí)社，平臺(tái)基本參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 平臺(tái)側(cè)視圖Fig.1 Outboard profile of jack-up

參數(shù)Parameter數(shù)值Value/m總長(zhǎng)Length70.40型寬Breadth74.20型深Depth9.40樁腿長(zhǎng)度Leglength166.98井架高度Derrickheight51.82井架底部寬度Derrickbottomwidth12.19

1.2 規(guī)范規(guī)定

基于目標(biāo)平臺(tái)入級(jí)ABS船級(jí)社，本文主要依據(jù)ABS的MODU規(guī)范[5]進(jìn)行風(fēng)載荷的計(jì)算。規(guī)范規(guī)定對(duì)于無(wú)限作業(yè)區(qū)域的平臺(tái)，其最小設(shè)計(jì)風(fēng)速應(yīng)為：(a)風(fēng)暴自存工況：51.5m/s(100kn)；(b)正常作業(yè)工況：36m/s(70kn)。在計(jì)算風(fēng)載荷時(shí)，風(fēng)壓按式(1)取值，風(fēng)力按式(2)取值。

(1)

F=PA

(2)

式中：f= 0.611；Vk表示設(shè)計(jì)風(fēng)速；Ch表示高度系數(shù)，Cs表示形狀系數(shù)，具體取值參照文獻(xiàn)[5]；A表示平臺(tái)在正浮或傾斜狀態(tài)時(shí)，受風(fēng)構(gòu)件的正投影面積。

1.3 規(guī)范計(jì)算

本文基于NAPA軟件對(duì)400英尺自升式鉆井平臺(tái)在位/遷航狀態(tài)下的風(fēng)載荷進(jìn)行建模計(jì)算(見(jiàn)圖2)。計(jì)算取12個(gè)風(fēng)向角，在0°～360°范圍內(nèi)，以每30°風(fēng)向角為角度間隔。NAPA基于文獻(xiàn)[5]計(jì)算得到的風(fēng)載荷規(guī)范值將作為風(fēng)洞試驗(yàn)的比較基準(zhǔn)。

圖2 NAPA計(jì)算模型Fig.2 NAPA calculation model

1.4 規(guī)范討論

通常認(rèn)為風(fēng)力和風(fēng)速的關(guān)系是正確的，這一點(diǎn)也可從圖1反映出來(lái)。風(fēng)力值的差別主要體現(xiàn)在構(gòu)件間空氣動(dòng)力學(xué)干擾、升力作用的考慮以及形狀系數(shù)的選取。

構(gòu)件間空氣動(dòng)力學(xué)干擾包含兩種可能的效果：遮蔽效應(yīng)和加速效應(yīng)。遮蔽效應(yīng)會(huì)降低作用在下風(fēng)構(gòu)件上的風(fēng)壓，從而使整體風(fēng)載荷有所降低，這也是主要的干擾現(xiàn)象?，F(xiàn)行船級(jí)社規(guī)范在確定平臺(tái)受風(fēng)構(gòu)件在風(fēng)向的投影面積時(shí)，不考慮受風(fēng)構(gòu)件之間的遮蔽效應(yīng)，這樣就給計(jì)算結(jié)果帶來(lái)相當(dāng)?shù)恼`差。

自升式平臺(tái)上大的平表面，如主船體的甲板底面、直升機(jī)甲板等，在受風(fēng)作用時(shí)將產(chǎn)生升力。在風(fēng)速較大時(shí)，升力和阻力在數(shù)值上基本是同一量級(jí)，將會(huì)降低其對(duì)水面以上部分的風(fēng)傾力矩，因此不考慮升力作用將使計(jì)算結(jié)果偏于保守。

現(xiàn)行船級(jí)社規(guī)范給出的形狀系數(shù)在計(jì)算自升式平臺(tái)正浮或小傾角時(shí)相對(duì)比較準(zhǔn)確[6]，但其只考慮受風(fēng)構(gòu)件投影面積隨風(fēng)向的變化，并未考慮形狀系數(shù)隨風(fēng)向角的相應(yīng)變化，這樣也將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏于保守。

2 風(fēng)洞試驗(yàn)

本文選用的122m水深自升式鉆井平臺(tái)在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)載荷的影響占到所有環(huán)境載荷的42%，遠(yuǎn)大于其他載荷。為了保證平臺(tái)結(jié)構(gòu)的安全性，以及進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要對(duì)風(fēng)載荷的大小進(jìn)行深化研究。

船級(jí)社規(guī)范規(guī)定[5]，作為風(fēng)載荷規(guī)范計(jì)算的替換，由知名試驗(yàn)室進(jìn)行的具有代表性的平臺(tái)模型風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可作為確定風(fēng)壓及其合力的依據(jù)。因此CIMC委托國(guó)際知名的安邸建筑與環(huán)境工程國(guó)際咨詢(xún)公司(RWDI)在英國(guó)Dunstable風(fēng)洞試驗(yàn)室進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。

2.1 試驗(yàn)條件及試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

Dunstable風(fēng)洞試驗(yàn)室擁有一座全鋼結(jié)構(gòu)回流式邊界層風(fēng)洞，試驗(yàn)段長(zhǎng)16.3m，橫斷面寬2.4m，高2m，最大設(shè)計(jì)風(fēng)速24m/s。

平臺(tái)風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪且?22m水深自升式鉆井平臺(tái)為參考，按1∶200縮尺制作的剛性模型。在位和遷航狀態(tài)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵?jiàn)圖3～5。平臺(tái)在位狀態(tài)時(shí)，船體底面與平均海平面的氣隙為12.2m；遷航狀態(tài)時(shí)，主船體吃水為6.4m。

平臺(tái)風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂幸欢ǖ膹?qiáng)度和剛度，在幾何外形、重量重心上與實(shí)際相似，同時(shí)保證流動(dòng)相似。此外，對(duì)實(shí)際平臺(tái)上的細(xì)小結(jié)構(gòu)和對(duì)空氣動(dòng)力影響不大的構(gòu)件予以簡(jiǎn)化處理。

鉆井平臺(tái)被安裝在五分力基底天平上，用于測(cè)試風(fēng)載荷，其中，合剪力可以體現(xiàn)風(fēng)載荷的大小，合力矩可以反映風(fēng)載荷的作用點(diǎn)。在風(fēng)洞試驗(yàn)之前，通過(guò)加載試驗(yàn)，對(duì)天平進(jìn)行標(biāo)定。風(fēng)洞試驗(yàn)中采樣頻率為100Hz，模型采樣長(zhǎng)度為60s，相對(duì)于實(shí)際尺度45min。

圖3 正常工作狀態(tài) 圖4 風(fēng)暴自存狀態(tài)

Fig.3NormaldrillingconditionFig.4Severestormcondition

圖5 遷航狀態(tài) 圖6 坐標(biāo)系統(tǒng)

Fig.5TransitconditionFig.6Coordinatesystem

2.2 試驗(yàn)風(fēng)速和風(fēng)向

對(duì)于自升式平臺(tái)的風(fēng)載荷試驗(yàn)，最重要的是模擬大氣平均風(fēng)速剖面，即保證流動(dòng)相似[7]。本試驗(yàn)中，通過(guò)在風(fēng)洞工作段前方設(shè)置適當(dāng)?shù)奈闪靼l(fā)生裝置和地面粗糙元進(jìn)行模擬，以獲得所要求的風(fēng)速剖面和紊流結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)流速沿高度變化，其中平均風(fēng)剖面冪指數(shù)為0.09。

試驗(yàn)中，整體結(jié)構(gòu)上力和力矩的坐標(biāo)系統(tǒng)可參照?qǐng)D7，試驗(yàn)選取12個(gè)風(fēng)向角，在0°～360°范圍內(nèi)，以每30°風(fēng)向角為角度間隔。

2.3 雷諾數(shù)討論

為了使模型試驗(yàn)反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的受力情況，應(yīng)當(dāng)保證模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)的雷諾數(shù)一致。但建筑物的邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)一般無(wú)法滿(mǎn)足雷諾數(shù)的相似性要求。對(duì)有尖銳棱角的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，雷諾數(shù)在很大范圍內(nèi)是不明顯的，只有對(duì)圓柱形或具有圓弧角的構(gòu)件才可能存在較明顯的雷諾數(shù)影響，對(duì)于本文的試驗(yàn)主要體現(xiàn)在樁腿的圓形斜桿部分。

樁腿斜桿部分直徑為325mm，在設(shè)計(jì)風(fēng)速下其雷諾數(shù)落入臨界區(qū)內(nèi)，雖然臨界區(qū)阻力系數(shù)達(dá)到最小，但也引入許多不確定因素，如對(duì)風(fēng)速變化、構(gòu)件表面粗糙度的過(guò)度敏感，因此實(shí)際操作中建議對(duì)亞臨界狀態(tài)的試驗(yàn)結(jié)構(gòu)考慮適當(dāng)?shù)睦字Z數(shù)影響折減。由于在位狀態(tài)暴露于風(fēng)場(chǎng)的樁腿較短，雷諾數(shù)影響很小，因此僅考慮其對(duì)遷航狀態(tài)風(fēng)載荷的影響。經(jīng)討論，考慮雷諾數(shù)影響對(duì)樁腿斜桿部分的荷載折減為0.75，發(fā)現(xiàn)其對(duì)整體風(fēng)載荷影響小于5%。因此，本文不進(jìn)行折減，取略顯保守的結(jié)果。

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

3.1 平臺(tái)整體風(fēng)載荷分析

本次風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)目標(biāo)平臺(tái)在位情況下正常工作和風(fēng)暴自存工況，以及遷航狀態(tài)下油田遷航以及遠(yuǎn)洋遷航的風(fēng)載荷進(jìn)行分析，并與按照ABS規(guī)范計(jì)算得到的風(fēng)載值，進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下：(1)在位狀態(tài)，圖7和8為平臺(tái)在位狀態(tài)下，正常作業(yè)和風(fēng)暴自存工況受風(fēng)合剪力及合力矩的比較，合力矩的參考點(diǎn)位于泥面以下3.05m。表2給出了合剪力比較的具體數(shù)值，由于篇幅關(guān)系，合力矩的數(shù)值不再贅述。

風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果與規(guī)范計(jì)算相比，在整體趨勢(shì)上相對(duì)一致，但在數(shù)值上相差約30%，這也從側(cè)面反映規(guī)范計(jì)算的結(jié)果相對(duì)保守。究其原因，正如上文所分析，主要是由于規(guī)范忽視構(gòu)件間空氣動(dòng)力學(xué)干擾、升力作用以及形狀系數(shù)的選取過(guò)于保守造成的。此外，風(fēng)暴自存工況平均相差約31.2%，正常作業(yè)工況平均相差約28.6%，說(shuō)明隨著風(fēng)速的增大，規(guī)范計(jì)算的保守性顯得更為明顯。

從風(fēng)向角的變化來(lái)看，0°角左右的結(jié)果相差最大，90°和270°的結(jié)果相差相對(duì)較小。這是由于0°角時(shí)，平臺(tái)的上層建筑對(duì)其下風(fēng)向的樁腿、懸臂梁和井架存在較為明顯的遮蔽效應(yīng)，而且直升機(jī)甲板的升力作用也不可忽視；而90°和270°角時(shí)，遮蔽效應(yīng)的影響減到最小。

表2 在位狀態(tài)下的合剪力Table 2 Resultant shear force in in-place condition

圖7 在位狀態(tài)下合剪力比較Fig.7 Comparison of resultant shear force in in-place condition

圖8 在位狀態(tài)下合力矩比較Fig.8 Comparison of resultant overturning momentin in-place condition

(2)遷航狀態(tài)，圖9和10為平臺(tái)遷航狀態(tài)下，油田遷航和遠(yuǎn)洋遷航工況受風(fēng)合剪力及合力矩的比較，合力矩的參考點(diǎn)位于主船體基線(xiàn)處，表3仍舊給出合剪力比較的具體數(shù)值。

表3 遷航狀態(tài)下的合剪力Table 3 Resultant shear force in transit condition

風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果與規(guī)范計(jì)算結(jié)果相比，整體趨勢(shì)上較為一致，而且數(shù)值上也較為接近，均差在7%左右。這是由于遷航狀態(tài)下樁腿是主要的受風(fēng)構(gòu)件，雖然此時(shí)主船體上仍存在遮蔽效應(yīng)，但由于受風(fēng)高度很低，因此其風(fēng)載荷只占整體風(fēng)載荷的一小部分。

總體而言，無(wú)論是油田遷航還是遠(yuǎn)洋遷航工況，規(guī)范值與試驗(yàn)值均符合較好。這也說(shuō)明現(xiàn)行規(guī)范在進(jìn)行遷航狀態(tài)風(fēng)載荷計(jì)算時(shí)，其計(jì)算值與實(shí)際情況較為類(lèi)似，其精度已滿(mǎn)足工程需要。

圖9 遷航狀態(tài)下合剪力比較Fig.9 Comparison of resultant shearforce in transit condition

圖10 遷航狀態(tài)下合力矩比較Fig.10 Comparison of resultant overturningmoment in transit condition

3.2 風(fēng)向角的影響

為了驗(yàn)證風(fēng)向角對(duì)于平臺(tái)風(fēng)載荷的影響，選取在位狀態(tài)作為研究對(duì)象，將其合剪力和合力矩?zé)o量綱化(合力矩參考點(diǎn)位于主船體底部)進(jìn)行比較分析。

圖11為正常作業(yè)工況下，合剪力和合力矩隨風(fēng)向角的變化。合剪力和合力矩的變化并不一致，最大合力矩和最大合剪力并不發(fā)生在同一風(fēng)向，這是由平臺(tái)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的外形和布置位置、以及不可忽略的升力影響所造成的。合力矩與合剪力隨風(fēng)向的變化范圍分別為58%和41%，合力矩對(duì)風(fēng)向更為敏感。進(jìn)一步研究表明，風(fēng)暴自存工況也存在同樣的現(xiàn)象，說(shuō)明針對(duì)于本平臺(tái)而言這種趨勢(shì)是一致的。

圖11 風(fēng)載荷隨風(fēng)向角的變化Fig.11 Change of wind load according to direction

3.3 升力的影響

上文已經(jīng)說(shuō)過(guò)，對(duì)于在位狀態(tài)的自升式平臺(tái)而言，主船體甲板和直升機(jī)平臺(tái)的升力對(duì)傾覆力矩有不可忽略的作用。等效力臂長(zhǎng)度(即傾覆力矩與風(fēng)力的比值)可以很好地反映出升力的影響。

圖12反映了在位狀態(tài)下作業(yè)和風(fēng)暴工況的等效力臂長(zhǎng)度隨風(fēng)向角的變化。可以發(fā)現(xiàn)，側(cè)風(fēng)向時(shí)的等效力臂長(zhǎng)度比順風(fēng)向時(shí)的長(zhǎng)度減少將近一半，這充分反映了直升機(jī)甲板升力的貢獻(xiàn)。

圖12 等效力臂長(zhǎng)度隨風(fēng)向角的變化Fig.12 Change of arm of force according to direction

由于在位狀態(tài)下進(jìn)行傾角試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證升力的影響在試驗(yàn)技術(shù)上存在難度，因此僅對(duì)遷航狀態(tài)進(jìn)行0°、5°和10°的傾角試驗(yàn)(見(jiàn)圖13)。值得一提的是，盡管在實(shí)際遷航中，很少會(huì)發(fā)生如此大傾角的情況，一般而言?xún)A角都在2°左右，但是作為求證一般性結(jié)論的方法而言還是可行的。

圖14中可以明顯得看到，隨著傾角的增加，最大等效力臂和傾覆力矩也相應(yīng)增加，尤其是在風(fēng)向角為0°時(shí)表現(xiàn)得尤為明顯，這與主船體甲板和直升機(jī)甲板的受風(fēng)導(dǎo)致的升力影響是直接相關(guān)的。

圖13 遷航狀態(tài)下傾角試驗(yàn)Fig.13 Inclined experiment in transit condition

圖14 各傾角下的等效力臂長(zhǎng)度Fig.14 Arm of force in different degrees

4 結(jié)論

本文針對(duì)122m水深自升式鉆井平臺(tái)的風(fēng)載荷開(kāi)展規(guī)范計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)研究，得到結(jié)論如下：

(1)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果普遍小于規(guī)范計(jì)算結(jié)果，這與規(guī)范計(jì)算不考慮空氣動(dòng)力學(xué)干擾(尤其是遮蔽效應(yīng))和升力的影響有關(guān)。相比于在位狀態(tài)，遷航狀態(tài)的規(guī)范計(jì)算結(jié)果更接近于試驗(yàn)結(jié)果。

(2)由于不可忽略的升力影響，最大傾覆力矩和最大水平剪力不出現(xiàn)在同一風(fēng)向。

(3)等效力臂長(zhǎng)度能反映升力作用對(duì)傾覆力矩的影響，通過(guò)傾角試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)升力作用對(duì)于風(fēng)載荷的影響不可忽略。

[1] 曹明強(qiáng)， 王磊， 周利.深水半潛平臺(tái)風(fēng)載荷試驗(yàn)分析 [J]. 試驗(yàn)室研究與探索， 2009, 28(9): 17-20.

[2]BoonstraHIngenieursbureau.AnalysisoffullScaleWindForceonaSemisubmersiblePlatformUsingOperatorData[C].Houston：OTC, 1979: 3628.

[3]EgonTD，Bjerregaard，SvennVelschous.WindOverturingEffectonaSemi-submersible[C].Houston：OTC, 1978: 3036.

[4]IskenderSahin.Asurveyonsemi-submersiblewindloads[J].OceanEngineering, 1985, 12(3): 253-261.

[5]AmericanBureauofShipping.ABSrulesforbuildingandclassingmobileoffshoredrillingunits2010,part3-hullconstruction&equipment[S].NewYork：AmencanBureauofShipping， 2010.

[6]AguirreJE,BoyceTR.Estimationofwindforceonoffshoredrillingplatforms[J].TheNavalArchitect, 1974, 16(2): 28-32.

[7] 鞏雪， 翟鋼軍. 深水半潛式平臺(tái)風(fēng)載荷體型系數(shù)風(fēng)洞試驗(yàn)研究 [J]. 中國(guó)海洋平臺(tái), 2010， 25(5)： 29-32.

責(zé)任編輯 陳呈超

Research on Wind Load for Jack-up Drilling Platform Based on Wind Tunnel Experiment

LIN Yi1, HU An-Kang1,2, JIANG Wei1,2

(1 China Intemational Marine Container Ocean Engineering D&R Institute, Shanghai 201206,China; 2 Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)

Compared with other environment loads, the wind load takes up a much larger proportion in structure analysis for jack-up drilling platform. According to the MODU rules, the projected area method is used to calculate wind load. However, the aerodynamic interference between platform components is ignored, so the calculation results are conservative and not good for structure optimization designing. In this paper, a 400ft jack-up, which is developed by CIMC, is studied as an example. The wind loads in in-place and transit modes are obtained in the wind tunnel experiment. Compared with the results, which are calculated according to MODU rules, it indicates that the experiment results are less, and the effects of aerodynamic interference and lift can not be ignored.

jack-up drilling unit; wind load; aerodynamic interference; wind tunnel experiment

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51079034);中央高?？蒲谢痦?xiàng)目(HEUCFR1003)資助

2013-10-20；

2014-03-25

林 一(1984-)，男，博士。E-mail：linyi1207@163.com

U661.43

A

1672-5174(2015)06-116-06

10.16441/j.cnki.hdxb.20130286