雙體坐底式風電吊裝平臺結(jié)構(gòu)強度分析.pdf

1、沿海潮間帶灘涂區(qū)域,漲潮時海水淹沒,落潮后露灘,主要用于海水養(yǎng)殖和通航,其利用價值較低;但潮間帶區(qū)域風能資源豐富、儲量巨大,并且地勢平坦,具備開發(fā)沿海風能的資源條件。基于潮間帶灘涂區(qū)域水深較淺、淤泥質(zhì)地基承載力弱,常規(guī)自升式風電安裝船/平臺因吃水限制,無法進入該區(qū)域作業(yè),其地形條件及水文特點給工程帶來了很大的難度。在潮間帶灘涂地區(qū)實施風電開發(fā),需要研制專用的風電場工程船/平臺,故開展對潮間帶風電吊裝船/平臺的研究具有一定的理論價值與實際

2、意義。
　　本文以一新型潮間帶雙體坐底式風電吊裝作業(yè)平臺作為研究對象,提出了平臺基本方案,對平臺主體結(jié)構(gòu)進行規(guī)范設計;并基于規(guī)范計算了極端環(huán)境載荷作用下、片體坐底面積喪失20％情況下、不利的受力狀態(tài)下平臺的坐底穩(wěn)性。
　　根據(jù)平臺工作要求和布置情況,估算平臺的重力及功能載荷,確定了空平臺重量以及包括作業(yè)載荷在內(nèi)的可變載荷。分別計算平臺在最大吃水坐底時正常作業(yè)工況及自存工況下的風載荷、流載荷、波浪載荷等環(huán)境載荷以及海床支持力。

3、其中,風載荷及流載荷基于規(guī)范直接計算確定;在計算波浪載荷時,采用設計波方法基于斯托克斯波理論和線性波理論分別進行計算,最終確定平臺的波浪載荷。
　　運用MSC.Patran/Nastran軟件建立平臺結(jié)構(gòu)的有限元模型,選取滿載靜載狀態(tài)、半潛漂浮作業(yè)、水中坐底作業(yè)、完全退潮時坐底作業(yè)以及風暴條件下坐底自存、坐底面積喪失情況下自存等23種典型工況,分別施加載荷及邊界條件,采用有限元直接計算的方法對平臺體結(jié)構(gòu)的屈服強度進行分析。計算結(jié)果

4、表明,平臺在相應作業(yè)載荷及環(huán)境載荷作用下,其正常作業(yè)和自存工況下的應力均小于相應材料的許用應力,平臺體結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)強度。
　　應力結(jié)果表明,作業(yè)狀態(tài)下,高應力區(qū)域主要集中在起重機所在處上殼體外板和艙壁;特別是當起重機位于平臺駕駛室上方作業(yè)時,履帶前輪處上殼體外板應力水平較高。坐底自存時,立柱與上殼體連接處內(nèi)側(cè)立柱外板應力較大。在任何工況下,片體機艙和發(fā)電機艙底部縱橫艙壁交接處應力始終較大。設計時,對以上高應力區(qū)域應特別考