[发明专利]浮式结构物摇荡运动响应预报方法有效

专利信息
申请号: 201910804845.9 申请日: 2019-08-29
公开(公告)号: CN110532685B 公开(公告)日: 2023-02-07
发明(设计)人: 孙承猛;林海花;王瑶;周佳;王凯;赵云鹤;孙洪源;贾风光;宋磊;杨卓懿;于福临;高博 申请(专利权)人: 山东交通学院
主分类号: G06F30/27 分类号: G06F30/27;G06N3/0499;G06N3/084
代理公司: 西安知诚思迈知识产权代理事务所(普通合伙) 61237 代理人: 麦春明
地址: 250023*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 结构 摇荡 运动 响应 预报 方法
【说明书】:

发明公开了一种浮式结构物摇荡运动响应预报方法,具体包括以下步骤:步骤1,确定浮式结构物的设计工况和重量、重心、重量分布组合;步骤2,建立数值分析模型;步骤3,确定浮式结构物作业海域的浪向;步骤4,确定浮式结构物的摇荡运动响应传递函数;步骤5,确定作业海域的有义波高和波浪跨零周期;步骤6,计算浮式结构物的摇荡运动响应谱;步骤7,计算摇荡运动响应预报值;步骤8,建立响应预报数据库;步骤9,构建BP神经网络;步骤10,输入预报条件对浮式结构物摇荡运动进行预报;通过本发明对浮式结构物摇荡运动进行预报,预报过程耗时短,预报结果准确、可靠,且能对浮式结构物的摇荡运动进行即时预报。

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域,特别是涉及一种浮式结构物摇荡运动响应预报方法。

背景技术

海洋工程领域常用的典型浮式结构物的结构形式包括半潜式、船形和圆柱形,在风、波浪和海流等外界环境条件的作用下,浮式结构物会沿着海平面发生面内漂移运动,依靠浮式结构物上配置的系泊锚链或动力定位系统,浮式结构物能够漂浮于海面上的固定位置,使得浮式结构物在外界环境条件下仍然能够在固定地点进行勘探、钻井或油气开采等作业,但锚链或动力定位系统并不能控制浮式结构物在海平面面外的摇荡运动,如横摇、纵摇和升沉等运动,浮式结构物的摇荡运动会影响浮式结构物的勘探、钻井或油气开采等作业,当摇荡运动幅值过大时,甚至会破坏浮式结构物的正常作业和生存安全,因此在浮式结构物设计初期,需要对浮式结构物的摇荡运动进行预报,以判断浮式结构物的设计是否满足作业需求和生存安全。

在浮式结构物设计初期,需要确定浮式结构物的外形尺寸进行总布置设计,在总布置设计时由于舱室设计更改、设备更换等原因需要对总体的设计方案进行修改,导致浮式结构物的重量、重心和重量分布均发生改变,另外浮式结构物在不同航行状态、作业状态和自存状态下的重量、重心和重量分布也会发生改变,此时浮式结构物所对应的摇荡运动响应值也随之发生变化,浮式结构物的摇荡运动响应值(尤其是恶劣海况下的摇荡运动响应值)是影响浮式结构物能否正常作业和整体安全的重要因素。

目前常在频域内采用面元法对浮式结构物的摇荡运动响应值进行预报,但由于每次总布置设计修改后,都要重新修改分析模型、采用数值方法对不同状态下的摇荡运动响应值重新预报,使得耗时较长,设计工作进度缓慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浮式结构物摇荡运动响应预报方法,在浮式结构物总布置设计发生改变时,能够及时对浮式结构物的摇荡运动响应值进行预报,为浮式结构物设计方案能否满足作业要求做出及时而准确的判断,为浮式结构物设计工作的进行提供技术保障。

本发明所采用的技术方案是,浮式结构物摇荡运动响应预报方法,具体包括以下步骤:

步骤1,根据浮式结构物的初期设计方案和设计工况,确定浮式结构物在各设计工况下的重量、重心和重量分布组合;

步骤2,使用分析软件SESAM、AQWA或HydroSTAR,根据浮式结构物的外形设计和各重量、重心、重量分布组合,分别创建浮式结构物的数值分析模型,所述数值分析模型为浮式结构物吃水线以下的湿表面模型,将数值分析模型划分为正方形网格或近似正方形网格;

步骤3,根据浮式结构物的初期设计结构及作业海域情况,确定浮式结构物遭遇的浪向;

步骤4,在频域内利用势流理论和格林函数求解浮式结构物周围流场的压力分布,进而求解浮式结构物的运动方程,得到各设计工况在任意浪向下的浮式结构物的横摇、纵摇和升沉运动响应传递函数;

步骤5,确定浮式结构物作业海域的有义波高和波浪跨零周期的范围,根据有义波高和波浪跨零周期的范围确定浮式结构物设计的波浪环境参数;

步骤6,根据波浪环境确定浮式结构物作业海域的波浪谱,将浮式结构物作业海域的波浪谱作为响应传递函数的输入,计算得到浮式结构物的摇荡运动响应谱;

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