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

15 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

17856. Рынок земли, задача 82 KB
  Задача 7 Тема: Рынок земли Исходные данные: Год рождения ГР = 1982 Месяц рождения МР = 7 День рождения ДР = 15 Спрос на продукцию аграрной отрасли характеризуется функцией QD = ГР МР ´ P = 1982 – 7Р Технология аграрного
17857. Рынок труда 3.04 MB
  Задача 8 Тема: Рынок труда Исходные данные: Год рожденияГР = 2000 Месяц рожденияМР = 8 День рождения ДР = 8 Спрос на продукцию угольной отрасли характеризуется функцией: QD = ГР – МР × P = 2000 – 8P. Технология производства угля задана производственной функцией: ...
17858. Рынок капитала 2.97 MB
  Задача 9 Тема: Рынок капитала Исходные данные: Год рожденияГР = 1968 Месяц рождения МР = 9 День рождения ДР = 1 Спрос на продукцию микропроцессорной отрасли удовлетворяемый корпорацией характеризуется функцией: QD = ГР – МР ´ P = 1968 – 9Р. Технология прои
17859. Рынок информации 3.1 MB
  Задача 10 Тема: Рынок информации Исходные данные: Год рождения ГР = 2001 Месяц рожденияМР = 10 День рожденияДР = 20 Спрос на продукцию информационной отрасли характеризуется функцией: QD = ГР – МР ´ P = 2001 – 10Р Технология производства информац
17860. Общественные блага и внешние эффекты 48 KB
  Задача 11 Тема Общественные блага и внешние эффекты Исходные данные: Год Вашего рожденияГР = 1999 Месяц Вашего рожденияМР = 11 День Вашего рожденияДР = 31 Общая величина выгоды в денежном выражении которая обеспечивается при производстве стирального поро...
17861. Общее равновесие 63 KB
  Задача 12 Тема Общее равновесие Исходные данные: Год рождения студентаГР = 2001 Месяц рождения студентаМР = 12 День рождения студентаДР = 12 Задана матрица прямых расходов А и вектор товарных выпусков отраслей экономики D: A ...
17862. Институциональные аспекты рыночного хозяйства 556.5 KB
  Лекция 1 Вводная Тема: Предмет и метод микроэкономики Учебная цель лекции: изложить основные особенности объекта являющегося предметом изучения микроэкономики получение ответа на вопросы: 1 Что изучает микроэкономика 2 Для чего нужны экономические знания 3 С ...
17863. Теория предельной полезности и поведение потребителя 314.5 KB
  Лекция 2 Тема: Теория предельной полезности и поведение потребителя Учебная цель лекции: изложить основные положения теории предельной полезности дать понятия потребностей экономических благ равновесия потребителя оказать содействие развитию у студентов ...
17864. Ординалистская теория поведения потребителя 296.5 KB
  Лекция 3 Тема: Ординалистская теория поведения потребителя Учебная цель лекции: изложить основные положения порядковой теории полезности дать понятия кривой безразличия равновесия потребителя оказать содействие развитию у студентов экономического мышлени...