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

17 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

25788. Неврит слухового нерва. Центральное поражение слухового анализатора 15.55 KB
  Центральное поражение слухового анализатора. Поражения проводникового отдела слухового анализатора могут возникать на любом его отрезке. Наиболее частыми являются невриты слухового нерва под которыми понимается воспалительное поражение не только ствола слухового нерва но и поражения нервных клеток входящих в состав спирального нервного узла находящегося в улитке.
25789. Профилактика слуховых нарушений у детей и взрослых. Влияние шума на организм 16.53 KB
  Влияние шума на организм. Влияние шума на организм. Под воздействием шума превышающего 8590 дБ в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Человек работая при шуме привыкает к нему но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление может привести к ухудшению слуха а иногда и к глухоте нарушается пищеварение происходят изменения объема внутренних органов.
25790. Строение носа и носовой полости 16.4 KB
  В центре носовой полости перегородка которая делит её пополам. Каждая половина носовой полости имеет 4 стенки: 1. Под носовыми раковинами имеются углубления которые называются верхний средний нижний носовой ход.
25791. Строение рта и ротовой полости 15.28 KB
  Передняя часть языка подвижна. Задняя часть языка неподвижна корень. Посередине языка проходит волокнистая перегородка. Поверхность языка имеет вкусовые рецепторы которые расположены в сосочках языка.
25792. Строение глотки 15.02 KB
  Носоглотка имеет сообщение с носовой полостью через хоаны. Таким образом слуховые трубы соединяют носоглотку с барабанной полостью. Ротоглотка сообщается с ротовой полостью через широкое отверстие зев.
25793. Строение гортани 15.39 KB
  К нему прикрепляются голосовые связки; перстневидный имеет форму перстня печаткой повёрнутого внутрь; надгортанник его изогнутый верхний край прикрывает вход в трахею. Парные хрящи: рожковидные; клиновдные; черпаловидные к ним прикреплены голосовые связки. Таким образом связки натягиваются между щитовидным и черпаловидными хрящами. Мышцы гортани по функции делят на 3 группы: мышцы натягивающие голосовые связки; мышцы расширяющие голосовую щель; мышцы суживающие голосовую щель.
25794. Проводниковый и корковый отделы речедвигательной сенсорной системы. Краткая характеристика, значение 15.09 KB
  Корковый отдел представлен речевыми центрами: 1. Это центр Брока центр осуществления моторной речи. Центр письменной речи центр графии. В височной доле верхняя височная извилина среднезадний отдел центр Вернике центр сенсорной речи центр понимания речи.
25795. Значение курса «Анатомия, физиология и патология органов слуха и речи» для преподавателя - дефектолога 14.23 KB
  Значение курса Анатомия физиология и патология органов слуха и речи для преподавателя дефектолога. ОСНОВНАЯ ЦЕЛЬ КУРСА подготовка студентов по теоретическим и практическим вопросам отоларингологии в объеме необходимом педагогулогопеду для воспитания и обучения детей на основе индивидуального подхода используя методы коррекции и компенсации в зависимости от наличия слухового восприятия развития речи и общего развития ребенка. Задачи курса:  сформировать у будущих педагогов представление о слухе речи как единой функциональной...
25796. Понятие о рецепторе, органе чувств, анализаторе, сенсорной системе 15.51 KB
  Понятие о рецепторе органе чувств анализаторе сенсорной системе. Реце́птор сложное образование состоящие из нервных окончаний дендритов чувствительных нейронов глии специализированных образований межклеточного вещества и специализированных клеток других тканей которые в комплексе обеспечивают превращение влияния факторов внешней или внутренней среды раздражитель в нервный импульс. Орган чувств Орган чувств представляет собой физиологический прибор для восприятия сигналов и для их первичного анализа. В состав органов чувств помимо...