51368

Исследование начальной остойчивости плавучей полупогружной буровой установки

Лабораторная работа

География, геология и геодезия

Ознакомление студентов с особенностями остойчивости плавучих полупогружных буровых установок (ППБУ) и их поведения на взволнованной поверхности моря, изучение основных положений теории и расчета, а также ознакомление с методикой постановки эксперимента по определению параметров начальной остойчивости плавучих технических средств для освоения шельфа.

Русский

2014-02-10

155 KB

16 чел.

Нижегородский Государственный Технический Университет

Кафедра “Теория корабля и гидромеханика”

Отчёт по лабораторной работе:

Исследование начальной остойчивости

плавучей полупогружной буровой установки

Выполнил:

Телегин А. В.

09-СУ-1

Проверил:

Савинов В. Н.

Нижний Новгород

2013 год

Цель работы

Ознакомление студентов с особенностями остойчивости плавучих полупогружных буровых установок (ППБУ) и их поведения на взволнованной поверхности моря, изучение основных положений теории и расчета, а также ознакомление с методикой постановки эксперимента по определению параметров начальной остойчивости плавучих технических средств для освоения шельфа.

Краткие сведения из теории

Среди большого разнообразия различных геометрических форм ППБУ в настоящее время наибольшее распространение получили установки катамаранного типа, для которых характерно наличие двух горизонтальных подводных понтонов значительного водоизмещения с установленными на них вертикальными относительно тонкими стабилизирующими колоннами [1,3]. В процессе эксплуатации установка может находиться в двух основных положениях: "походном" и "рабочем", которые показаны на рис. 1.

Рис.1. Походное (а) и рабочее (б) положения ППБУ;

характерные точки G, С и М - центры тяжести, величины и метацентр соответственно

Важнейшим параметром, определяющим остойчивость любого плавающего объекта, является начальная метацентрическая высота:

h = zм - zg,

      где: zм  аппликата поперечного метацентра; 

 zg  аппликата центра тяжести плавающего объекта.

Величина zм в свою очередь определяется зависимостью

zм = r + zc,

где  r = Ix / V – малый начальный метацентрический радиус;

zc – аппликата центра величины:

Ix – момент инерции площади действующей ватерлинии относительно центральной продольной оси х;

V – объемное водоизмещение.

Величина возмущающего момента МВ, действующего со стороны волнения на любой плавающий объект, в простейшем случае определяется зависимостью:

МВ = cqDha,

где:  cq –  редукционный коэффициент, учитывающий взаимное соотношение размеров корпуса судна в волнения;

D – весовое водоизмещение судна;

a – угол волнового склона.

Величина начальной метацентрической высоты определяет еще и такой важный параметр, как период собственных колебаний бортовой качки. Известно, что простейшая формула для его определения имеет вид:

где: Ix – момент инерции массы ППБУ относительно центральной продольной оси;

l44 – момент инерции присоединенной массы жидкости при бортовой качке.

Величина вертикальной возмущающей силы fb, действующей на плавающие объекты при изменении уровня волновой поверхности и вызывающей их вертикальную качку, определяется зависимостью

fb = cg ·s ·,

где:   c – редукционный коэффициент;

g – удельный вес морской воды;

S – площадь действующей ватерлинии,

– ордината волновой поверхности в районе ДП установки.

Величина S определяет период собственных колебаний вертикальной качки, который также может быть найден по следующей приближенной формуле:

где:  М – масса ППБУ;

l33 – присоединенная масса жидкости при вертикальной качке.

Описание лабораторной установки

На рис.2 показана геометрическая форма модели, которая обладает всеми отличительными признаками ППБУ: на двух продольных горизонтальных понтонах установлены 4 вертикальные стабилизирующие колонны с относительно небольшой площадью поперечного сечения. Все элементы конструкции жестко соединены сверху палубными связями.

Главные размерения и основные характеристики модели ППБУ:

Длина понтонов

L = 10.2 дм

Ширина понтонов

В = 1.70 дм

Высота борта понтонов

Н = 0.68 дм

Размеры сечения стабилизирующих колонн

а b = 1.40 1.36 дм

Расстояния между стабилизирующими колоннами:

В продольном направлении

I1 = 5.2 дм

В поперечном направлении

I2 = 4.6 дм

Плечо переноса грузов:

c1 = 3.3 дм

Рис.2. Схема конструкции модели ППБУ

Проведение работы и обработка результатов

Рис.4. Опыт кренования ППБУ:

а - исходное положение кренящих грузов; б - угол крена q1 при переносе кренящих грузов в рабочем положении

Опыт кренования выполняют дважды – для походного и рабочего положения.

Для определения центра тяжести модели zg проводится проводится аналогичный опыт на воздухе.

Рис.5. Определение положения центра тяжести модели методом наклонения

Опыт 1 (походное положение):

mмодели = M1 = 11,9 кг – масса модели;

mгр = 0.411 кг – масса переносимого груза.

№ переноса груза n

отклонение отвеса bi, мм

1

5

2

8

3

6

4

7,5

5

5,5

6

7

№ переноса груза n

отклонение  Zg, мм(на воздухе)

1

15

2

15

3

15

Определяем осредненный угол крена :

,

где: n = 6 – число замеров;

 L0 = 500 мм – длина отвеса;

рад

Рассчитываем метацентрический коэффициент поперечной остойчивости:

,  Н·дм,

где: – масса кренящего груза, кг;

 Сiплечо переноса, дм;

 g – ускорение свободного падения.

Н·дм

Определим экспериментальную величину поперечной метацентрической высоты в походном положении:

,  дм,

дм,

                                           

Определим положение центра тяжести модели в походном (zg1) положении:

,  дм

где: z = 2.45 дм – отстояние оси подвеса от ДП;

М – масса модели (М1, М2);

  = bi/L0 – угол наклонения, рад;

1 = b1/L0 = 15 / 500 = 0,03 рад;

дм;

Находим аппликаты поперечного метацентра в походном положении (снимаем с гидростатических кривых):        zМ1 = 14,8 дм;

Определим теоретическое значение метацентрической высоты в походном положении:

дм.

Опыт 2 (рабочее положение):

 mмодели= M2 = 27,55 кг – масса модели;

 mгр = 0,093 кг – масса переносимого груза.

№ переноса груза n

отклонение отвеса bi, мм

1

9

2

12

3

10

4

10

Определение zg

1

4

2

4

3

3,5

Осредненный угол крена равен:

                                                рад

Метацентрический коэффициент поперечной остойчивости равен:

                                                Н·дм

Экспериментальная величина поперечной метацентрической высоты в рабочем положении равна:

                                                дм   

Определим положение центра тяжести модели в рабочем (zg2) положении:

                                               2 = b2/L0 = 3,83 / 500 = 0,008 рад;  

                                                 дм.

Находим аппликаты поперечного метацентра в походном положении (снимаем с гидростатических кривых): zM2= 1,9 дм.

Определим теоретическое значение метацентрической высоты в рабочем положении:

                                      дм.

 

Вывод: Специфическая форма корпуса ППБУ значительно уменьшает начальную метацентрическую высоту в рабочем положении, что приводит к снижению интенсивности волновых воздействий во время шторма.


Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

зм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62803. Приемы изготовления сюжетной композиции «Лодочка» по образцу 18.35 KB
  Я буду называть материалы и инструменты а вы будете хлопать в ладоши при их наличии. Выполняя эту аппликацию вы будете продолжать осваивать приемы работы с бумагой: разметку по шаблону резание наклеивание. Это значит что синюю полосу вы будете приклеивать последней.
62804. Игрушка на 23 февраля 23.48 KB
  Что такое цилиндр Сегодня мы будем делать вот таких военных человечков. Посмотрите внимательно и скажите какая фигура является основой нашей поделки цилиндр. А кто может сказать что такое цилиндр...
62805. Работа с бумагой. Сгибание. Постройка дачи 15.41 KB
  Скажите чем вы занимались на прошлом занятии На этом уроке мы тоже будем работать с бумагой. Учитель: Итак мы переходим к практической работе. Учитель заготавливает детали для аппликации дети за ним повторяют.
62807. Пасха. Виготовлення святкової листівки 17.71 KB
  Обладнання для вчителя: зразки різних листівок зразки поетапного показу кольоровий папір альбомний папір технологічні картки. Обладнання для учнів: папір кольоровий і альбомний ножиці клей олівець.
62809. Поглиблення знань про тверді та м’які приголосні на письмі 19.09 KB
  Актуалізація опорних знань ЗУН учнів Прочитайте звукосполучення в таблиці ссь цуцю зизі раря дудю дзудзю татя лелє ненє Які букви вказують на мяку вимову попереднього приголосного звука Які букви помякшують тверді приголосні...
62811. Загальне поняття про дієслово. Звязок дієслова з іменником у реченні 33.84 KB
  Мета: формування в учнів поняття про дієслово на основі істотних ознак питання значення роль у реченні; вчити розпізнавати дієслова за питаннями; розвивати усне і писемне мовлення; виховувати повагу до людей праці.