超大型浮体水弹性响应解析研究(4)
时间:2022-02-09 22:43 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
美国做为冷战之后唯一的超级大国,为了增强其海军的全球部署能力,也对超大 型浮体进行了大量的研究,其中,最具代表性的就是移动浮式海上基地(Mobile offshore base, MOB)。与日本的 Megafloat 不同的是,MOB 是通过刚性或者柔性连接 器将不同功能的模块连接在一起,用于起降海军的各型飞机或作为物资中转站及后勤 基地。1992 年,美国国防部启动 MOB 项目,将其定位成一个作战与后勤保障基地, 确定了其靠泊方式、设计寿命、飞行甲板等诸多设计参数,并于 1997 年正式提出了 MOB 设计概念。研究指出,半潜式多模块超大型浮体良好的水动力性能可以更好得 满足海上飞机起降作业,为此美国海上战争中心对各种连接形式和模块数量的 MOB 模型进行了水池实验,美国海军学院也对半潜式浮体结构在自存海况下的气隙和在拖 航状态下的水动力性能进行了大量的研究。2003 年,MOB 被美国海军列为三大重点 发展的装备之一,成为集后勤保障、中转物资、起降飞机等多种功能于一身的重要战 略装备。 除了日本的 Megafloat 与美国的 MOB 之外,挪威也对超大型浮体进行了大量的 研究,提出了诸如由钢甲板、交叉支柱、水泥主体组成的混凝土/钢 MOB 概念、柔性 桥连接半潜式 MOB 等多种设计理念。新加坡提出了由两个箱型模块连接的海上超大 型浮式储油设备(FFSF)的概念,FFSF 和外围的防波堤配合使用,具有很小的垂荡 运动[2]。 1。3 超大型浮体的工程实例 以美日为首的各国对超大型浮体进行了大量的研究,并且已经有很多实际的工程 应用,取得了大量的成果。VLFS 被广泛应用于机场、桥梁、仓储设施、应急基地、 码头和军事基地等多种不同用途结构物的建造之中,下面我们来介绍两个已经出现的 成熟的 VLFS 结构物。 1。3。1 海上浮式码头 海上浮式码头通过系泊装置固定于漂浮海域,可以免去普通桩基码头对桩基的建 设,减少建设成本,降低建设难度。同时浮式码头对所处海域的土质要求相对较小, 适用范围更广。因为超大型浮体是随着水面的运动而运动的,所以在船舶停靠的时候 与码头的相对速度较小,是较为理想的码头设计形式。美国和日本是 VLFS 技术相对 成熟的两个国家,在浮动码头的建造上也拥有相对成熟的技术。由于本国的自然地理 条件的限制,日本十分注重海上资源的开发与利用,也是最早开始进行围垦作业与填 造人工岛的国家之一,在其广岛海域建造了一个名为 Ujina 尺寸为150m30m4m 的 浮动码头。美国由于其雄厚的技术实力,也是浮动码头技术较成熟的国家之一。1995 年,美国在其德克萨斯船厂建造了一个尺寸为124m109m 的大型浮动式船坞,另外 阿拉斯加瓦尔迪兹也建造过一个大型浮动式码头,可以供 50000 吨的集装箱船作业使 用。除了货船使用之外,海上浮式的游艇码头也是近年来发展的热点[3]。 1。3。2 浮式储油设施 随着海洋石油的大量开采,如何更加经济高效安全地开发油田和储存油气,一直 是研究的热点。而在离岸的海洋结构物上储备石油,不仅高效,而且安全,可以防止 因为事故而造成大范围的陆地污染与生命财产损失。程勇[4]对系泊式海上超大型浮式 储油船的水动力性能进行了数值分析。传统海洋强国都有自己的海上储油基地,比如 日本的上五岛海上石油储备基地以及白岛海上石油储备基地。上五岛基地储备能力为 440 万立方米,白岛基地的储备能力为 560 万立方米,合计 1000 万立方米的储备能 力。其中白岛基地位于日本福冈县北九州市白岛,具离日本本岛约八千米,始建于 1984 年,于 1996 年投入运营,基地浮体由 8 个矩形钢制储油舱体及防波堤、系泊装 置等配套设施组成,储油舱体处于漂浮状态,由系泊装置固定于海底,可根据舱内储 油当量改变浮态,全部的舱体由防波堤提供配套保护[5]。除了日本的海上浮式储油基 地之外,新加坡的超大型浮式储油装置也有了成熟的工程应用。从经济角度来说,离 岸的海上浮式储油装置不仅能减少油田的开发成本,提高油田开采效率,还可以将几论文网 (责任编辑:qin) |