海洋柔性管纜水下附屬浮力裝備的設(shè)計研究.pdf

1、海洋柔性立管是海洋油氣資源開發(fā)中的主要裝備之一，根據(jù)海況和安全需求的不同，立管在水中會呈現(xiàn)出各種線型，而這些線型的維持，都離不開浮力附件。浮力附件的種類很多，其中最常見、最經(jīng)濟的是分布式浮力模塊，主要由外部的塑料保護(hù)層、內(nèi)部的固體浮力材料以及連接結(jié)構(gòu)組成。在海洋環(huán)境荷載和立管隨波運動作用下，浮力模塊與立管的連接處會產(chǎn)生不均勻接觸，甚至發(fā)生相對滑動現(xiàn)象，造成連接的失效，這也是實際應(yīng)用中最常見的失效模式，因此對連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計尤為重要。雖然分

2、布式浮力模塊的結(jié)構(gòu)簡單，但是這類附件的設(shè)計制造技術(shù)仍然被國外壟斷，打破這種國內(nèi)空白的現(xiàn)象，實現(xiàn)浮力裝備國產(chǎn)化將會成為我國海洋油氣資源開發(fā)的一大進(jìn)步。
　　本文首先調(diào)研總結(jié)了世界上通用的浮力裝備的主要形式和分類，并詳細(xì)介紹國內(nèi)外對浮力裝備的發(fā)展現(xiàn)狀，通過研究在各種荷載下的失效模式，提出設(shè)計準(zhǔn)則，并基于失效模式給出分布式浮力模塊的整體結(jié)構(gòu)、加工材料和連接性能的設(shè)計方法和研究路線。考慮到連接性能的重要性，提出理論與數(shù)值兩種研究方法，并基

3、于過盈連接建立詳細(xì)的有限元模型，主要針對立管夾對管道的最大接觸壓力、最大等效應(yīng)力和連接性能的影響，采用數(shù)值仿真方法對其進(jìn)行正常運行狀態(tài)與危險狀態(tài)下的模擬工況分析，得到規(guī)律性結(jié)論，并給出最佳過盈量和接觸區(qū)域長度的取值方法。最后以“863”國家項目為設(shè)計分析實例，對分布式浮力模塊進(jìn)行整體設(shè)計，得到滿足立管要求的浮力模塊主體與連接結(jié)構(gòu)，并保證在惡劣海況下仍能保持正常工作狀態(tài)。
　　本論文的工作主要以國家“863”計劃課題為依托進(jìn)行開展，