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

4083. Изучение равноускоренного движения на машине Атвудаи ее компьютерной модели 1.03 MB
  Дана методика и описаны эксперименты по проверке основных формул кинематики и динамики равноускоренного прямолинейного движения. Эксперименты могут быть проведены как на реальной лабораторной установке (машине Атвуда), так и на ее компьютерной модел...
4084. Изучение вращательного движения с помощью маятника Обербека и его компьютерного имитатора 183.5 KB
  Изложены основные положения кинематики и динамики твердого тела. Приведена методика и описан эксперимент по проверке основного закона динамики вращательного движения. Эксперимент может быть выполнен как на реальной лабораторной установке (маятнике ...
4085. Определение коэффициента трения с помощью установки ФПМ-02 и ее компьютерного имитатора 646 KB
  Цель работы: изучить свободные затухающие колебания наклонного маятника освоить методику определения коэффициента трения. Приборы: установка для определения коэффициента трения ФПМ-02, а также IBM-совместимый персональный компьютер и пакет компьют...
4086. Определение энергетических характеристик электрической цепи постоянного тока 5.08 MB
  Цель работы – исследование зависимости энергетических характеристик электрической цепи от внешнего сопротивления. Приборы и принадлежности: лабораторный комплекс ЛКЭ-2П, включающий источник тока, мультиметр, магазин сопротивлений и комплект сое...
4087. Определение изменения энтропии при плавлении олова 127.5 KB
  Цель работы – изучение процессов плавления и кристаллизации олова и определение изменения энтропии. Теплоемкость твердых тел Теплоемкостью твердого тела называется величина, равная отношению количества теплоты Q, погл...
4088. Организационно-правовые формы предприятий 198 KB
  Введение Центральным звеном рыночной экономики, в котором принимаются и осуществляются решения об использовании ограниченного количества благ с учётом обстоятельств внешней среды (которые не могут быть изменены по воле принимающих решения лиц), выбо...
4089. Структуры и алгоритмы обработки данных. Расчет БД Жизнь замечательных людей 352 KB
  Хранящуюся в файле базу данных (БД) Жизнь замечательных людей загрузить в оперативную память компьютера, выполнить сортировку записей методом прямого слияния с использованием очередей. Построить индексный массив, провести поиск...
4090. Автоматизированная Информационная Система учета лекарственных препаратов на базе больничной аптеки 1.2 MB
  Автоматизированная Информационная Система учета лекарственных препаратов на базе больничной аптеки Введение В условиях рыночной экономики информация выступает как один из основных товаров. Успех коммерческой и предпринимательской деятельности связан...
4091. Деньги. Их сущность и функциии 106 KB
  Введение Тема реферата представляет интерес для меня тем, что деньги и банки в совокупности образуют одну из самых важных и притягательных областей экономики. Деньги и банки являются неотъемлемыми атрибутами современной цивилизации. Их изучение так ...