深海平台完整稳性计算书.docx

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目

录

1.主要参数

2.定义

3.计算依据

4.主要使用说明

5.重量重心估算

6.风倾力矩计算

7.进水点以及进水角 10

8.基本载况稳性总结表 10

9.静水力表 10

10.复原力矩计算 11

11.稳性校核 12

12.横摇周期和横摇角 16

1.主要参数

设计最大吃水 11.32m

最大排水量 198t

整体抗风能力 14 级

六边形边长 9m

2定义

.1、单位定义

长度单位:

米[m]

重量单位:

吨

[t]角度单位:

度[deg]

2、坐标轴定义

X 轴 向右为正;

Y 轴 向首为正;

Z 轴 向上为正;

纵倾：

向丫方向的倾斜;

横倾：

向X方向的倾斜;

本计算书中的坐标定义见上图。

以最底层垂荡板底面为基平面，以图中的丫轴

为KL线。

3.计算依据:

本平台由潜入水中的浮筒、立柱下部、两层垂荡板以及撑杆提供浮力，立柱上部露出水面，为半潜状态。

计算书参照中国船级社《海上移动平台入级规范》（2016中对柱稳式平台的相关要求对本平台的稳性进行校核。

本计算书中的坐标系定义见上图。

本平台结构几乎对称，结构剖面关于X轴的

惯性矩比丫轴略大，X方向受风面积大。

因此，丫轴方向的稳性较好。

基于以上结论,本计算书对X轴方向的稳性进行校核。

4.主要使用说明

1）本计算书对本平台的作业工况及空载载况（吃水11.24m及10.99m的稳性进行校

核，实际运营时出现吃水超出此作业工况，则应重新核算稳性，确保运营中的安全。

5.重量重心估算

5.1结构重量：

序号

项目

重量（t）

咼度（m

垂向矩

（t*m）

1

压载

100.00

-0.75

-75.00

2

立柱与浮筒

95.00

10.76

1022.20

3

12根垂向小立柱

10.00

2.01

20.10

4

12根斜向小立柱

9.55

5.62

53.67

5

基平面垂荡板

20.00

0.01

0.20

6

4m高处垂荡板

20.00

4.02

80.40

7

甲板

40.00

18.02

720.80

8

甲板室

10.03

19.21

192.68

9

登乘平台

1.82

16.46

29.96

10

合计

306.40

6.67

2045.00

5.2平台重量:

序号

项目

重量（t）

咼度（m

垂向矩（t*m）

1

光发电设备

1.50

19.21

28.82

2

储能设备

1.50

19.21

28.82

3

投饵装备

1.50

19.21

28.82

4

吊机

1.00

19.21

19.21

5

监控设备

1.50

19.21

28.82

6

通讯设备

1.50

19.21

28.82

7

舾装

1.55

18.56

28.77

8

轨道

2.00

18.66

37.32

9

结构重量

306.40

6.67

2045.00

10

合计

318.45

7.14

2274.37

5.3作业工况（满载）重量：

序号

项目

重量（t）

咼度（m

垂向矩（t*m）

1

平台重量

318.45

7.14

2274.37

2

备品

0.60

19.21

7.25

3

人员

0.95

19.21

10.40

4

饲料

20.00

19.21

217.50

5

合计

340.00

7.38

2509.52

5.4作业工况（空载）重量：

序号

项目

重量（t）

咼度（m

垂向矩（t*m）

1

平台重量

318.45

7.14

2273.73

2

备品

0.06

19.21

1.15

3

人员

0.95

19.21

18.25

4

饲料

2.00

19.21

38.42

5

合计

321.46

7.25

2331.56

6.风倾力矩计算

6.1风力

根据《海上移动平台入级规范》（以下简称规范）第2篇第222.1节,作用于构件上的风力按下

式计算：

F=CCsSPKN

式中:

P风压，kPa；

――平台正浮或倾斜状态时，受风构件的正投影面积，单位m2

h——受风构件高度系数，可根据构件高度系数由表2.2.2.1（a）

选取，本平台构件在海平面以上高度小于15.3m,q取1;

S---受风构件形状系数，可根据构件形状由表2.2.2.1（b）选

取，查该表后得本平台各构件的形状系数取值如下:

6.2计算风压

立柱

主甲板下表面

甲板室

桅杆

栏杆梯架

主甲板端部板

登乘平台

0.40

1.00

0.40

0.40

1.30

1.30

1.30

根据第2篇《规范》第221.2节，风压按下式计算:

p=0.613 X10-3Vkpa

为设计风速，本平台稳性校核的设计风速为51.5m/s；

带入风速值得：

P=1.63kPa

6.3受风构件的正投影面积

对任意一个横倾角，垂向受风构件的正投影面积为其侧投影面积乘以该倾

角的余弦值，甲板下表面的受风正投影面积为甲板面积乘以该倾角的正弦值。

任意横倾角条件下受风构件的正投影面积S

构件横倾角

立柱

主甲板下表面

甲板室

主甲板端部板

桅杆

栏杆

梯架

登乘平台

0°

230

0

20.7

11.5

2

3.08

4.6

6

10°

226.51

45.11

20.39

11.33

1.97

3.03

4.53

5.91

20°

216.13

88.86

19.45

10.81

1.88

2.89

4.32

5.64

30°

199.19

129.91

17.93

9.96

1.73

2.67

3.98

5.2

40°

176.19

167

15.86

8.81

1.53

2.36

3.52

4.6

50°

147.84

199.02

13.31

7.39

1.29

1.98

2.96

3.86

55°

131.92

212.16

11.88

6.6

1.15

1.77

2.64

3.44

6.4受风构件的受风面积形心

对任意一个横倾角，受风构件的正投影面积形心距水面高度为正浮时的面积形心高度乘以该倾角的余弦值。

任意横倾角时受风构件的正投影面积形心距水面高度h：

构件横倾角、

立柱

主甲板下表面

甲板室

主甲板端部板

桅杆

栏杆

梯架

登乘平台

0°

3.39

6.78

8.03

6.59

10.99

7.19

2.64

5.22

10°

3.34

6.68

7.91

6.49

10.82

7.08

2.60

5.14

20°

3.19

6.37

7.55

6.19

10.33

6.76

2.48

4.91

30°

2.94

5.87

6.95

5.71

9.52

6.23

2.29

4.52

40°

2.60

5.19

6.15

5.05

8.42

5.51

2.02

4.00

50°

2.18

4.36

5.16

4.24

7.06

4.62

1.70

3.36

55°

1.94

3.89

4.61

3.78

6.30

4.12

1.51

2.99

6.5风倾力矩计算

根据《规范》第3篇第2.2.1.4节，风倾力矩M 按下式计算：

Mq=FZkN*m

式中:

F――计算风力，kN;

――计算风力作用力臂,对每个构件该力臂值为4.4节中计算的高度h;

横倾0时的风倾力矩计算

6.5.

主甲板端

桅杆

梯架I登乘平

甲板室

栏杆

表面

部板

台

G

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

Cs

0.40

1.00

0.40

1.00

1.30

1.30

1.30

1.00

S（m2）

230.00

0.00

20.70

11.50

2.00

3.08

4.60

6.00

P（kPa）

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

F=CCSP（KN

149.96

0.00

13.50

18.75

4.24

6.53

9.75

9.78

h（m）

3.39

6.78

8.03

6.59

10.99

7.19

2.64

5.22

Mq=Fh（kN*m）

508.36

0.00

108.38

123.53

46.58

46.93

25.735

.05

Me合计

910.56

6.5.2横倾10°时的风倾力矩计算

、构件参

数、

立柱

主甲板下表面

甲板室

主甲板端部板

桅杆

栏杆

梯架

登乘平台

C

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

Cs

0.40

1.00

0.40

1.00

1.30

1.30

1.30

1.00

S（m2）

226.51

45.11

20.39

11.33

1.97

3.03

4.53

5.91

P（kPa）

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

F=ChCsSP（

147.68

73.53

13.29

18.47

4.17

6.42

9.60

9.63

hK關

3.34

6.68

7.91

6.49

10.82

7.08

2.60

5.14

Mq=Fh（kN*n

1493.27

491.18

105.16

119.86

45.17

45.46

24.964

）.52

Mq合计

1374.55

6.5.3横倾20。

时的风倾力矩计算

、^勾件参数、

立柱

主甲板下表面

甲板室

主甲板端部板

桅杆

栏杆

梯架

登乘平台

C

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

Cs

0.40

1.00

0.40

1.00

1.30

1.30

1.30

1.00

S（m2）

216.13

88.86

19.45

10.81

1.88

2.89

4.32

5.64

P（kPa）

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

F=GCsSP（

140.92

144.84

12.68

17.62

3.98

6.12

9.15

9.19

hKm）

3.19

6.37

7.55

6.19

10.33

6.76

2.48

4.91

Mq=Fh（kN*n

1449.52

922.64

95.74

109.07

41.15

41.40

22.704!

114

Mq合计

1727.37

6.5.4横倾30°时的风倾力矩计算

、^勾件参数、

立柱

主甲板下表面

甲板室

主甲板端部板

桅杆

栏杆

梯架

登乘平台

C

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

Cs

0.40

1.00

0.40

1.00

1.30

1.30

1.30

1.00

S（m2）

199.19

129.91

17.93

9.96

1.73

2.67

3.98

5.2

P（kPa）

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

F=GCsSP（

129.87

211.75

11.69

16.23

3.67

5.66

8.43

8.48

hKm）

2.94

5.87

6.95

5.71

9.52

6.23

2.29

4.52

Mq=Fh（kN*n

1381.82

1242.99

81.25

92.70

34.90

35.25

19.313

131

Mq合计

1926.54

、^勾件参

八、

立柱

主甲板下表面

甲板室

主甲板端部板

桅杆

栏杆

梯架

登乘平台

C

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

Cs

0.40

1.00

0.40

1.00

1.30

1.30

1.30

1.00

S（m2）

176.19

167

15.86

8.81

1.53

2.36

3.52

4.6

P（kPa）

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

F=GCsSP（

114.88

272.21

10.34

14.36

3.24

5.00

7.46

7.50

hK關

2.60

5.19

6.15

5.05

8.42

5.51

2.02

4.00

Mq=Fh（kN*n

1298.68

1412.77

63.60

72.52

27.30

27.55

15.072

）.99

Mq合计

1947.47

6.5.6横倾50°时的风倾力矩计算

、^勾件参

数、、

立柱

主甲板下表面

甲板室

主甲板端部板

桅杆

栏杆

梯架

登乘平台

C

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

Cs

0.40

1.00

0.40

1.00

1.30

1.30

1.30

1.00

S（m2）

147.84

199.02

13.31

7.39

1.29

1.98

2.96

3.86

P（kPa）

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

F=CCsSP（K

J96.39

324.40

8.68

12.05

2.73

4.20

6.27

6.29

h（）m）

2.18

4.36

5.16

4.24

7.06

4.62

1.70

3.36

Mq=Fh（kN*n

1210.13

1414.40

44.78

51.07

19.30

19.381

）.6621.

4

Mq合计

1790.87

件

立柱

主甲板下表面

甲板室

主甲板端部板

桅杆

栏杆

梯架

登乘平台

G

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

Cs

0.40

1.00

0.40

1.00

1.30

1.30

1.30

1.00

S（m2）

131.92

212.16

11.88

6.6

1.15

1.77

2.64

3.44

P（kPa）

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

1.63

F=GCsSP（K

86.01

345.82

7.75

10.76

2.44

3.75

5.59

5.61

hNo

1.94

3.89

4.61

3.78

6.30

4.12

1.51

2.99

Mq=Fh（kN*m）

166.861

345.243

5.71

40.67

15.35

15.45

8.45

16.77

Mq合计

1644.50

6.6空载时的风倾力矩计算与上述计算方法类似，这里不再累赘，以下直接给

出计算结果

横倾角

0°

10°

20°

30°

40°

50°

55°

风倾力矩

Mq（kN*m）

957.92

1435.97

1784.12

1906.41

1731.96

1292.02

863.2

7.进水点以及进水角

本平台没有完整稳性校核中会导致计入浮力的舱室进水的进水点。

本计算

书中校核的横倾角范围为0°至55°。

8.基本载况稳性总结表

序号

项目

单位

1.00

排水量

340

321.46

2.00

重心离基线高

7.91

7.25

3.00

度KG

平均吃水d

11.24

10.99

4.00

经自由液面修正后

0.15

6.67

9.94

的初稳性高度

作业工况作业工况

规范要求值（满载）（空载）

复原力矩曲线下的

5.00面积超出凤倾力矩

0.30 168% 217%

的面积

9.静水力表

纵倾0°,横倾0°

吃水（m

10.99

11.01

11.03

11.05

11.07

11.09

11.11

排水量

（t）

321.45

323.09

324.74

326.35

327.93

329.49

331.01

湿表面积

（m2

1247.68

1250.38

1253.11

1255.85

1258.58

1261.31

1264.04

水线面面

积（m2

82.62

81.12

79.56

78.01

76.47

74.94

73.41

浮心距基线高度（m

8.17

8.184

8.199

8.213

8.227

8.24

8.253

横稳心距基线高度KMt（m

17.191

17.002

16.808

16.618

16.431

16.248

16.068

纵倾0°,横倾0°

吃水（

11.13

11.15

11.17

11.19

11.21

11.23

11.25

排水量

（t）

332.5

333.95

335.36

336.72

338.04

339.31

340.55

湿表面积

（m2

1266.77

1269.85

1273.12

1276.4

1279.69

1282.98

1286.26

水线面面

积（m2

71.9

69.89

67.64

65.38

63.13

60.88

58.66

浮心距基线高度（m

8.266

8.279

8.291

8.302

8.314

8.325

8.335

横稳心距基线高度KMt（m

15.891

15.667

15.421

15.177

14.936

14.698

14.466

10.复原力矩计算

10.1作业工况（满载）复原力矩计算

排水量：

340t

吃水D:

11.24m

重心高KG:

7.91m

横倾角（° ）

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

复原力矩

（kN*m）Mf=981△*GZ

0

1265.12

2365.47

3483.83

4604.52

5701.20

6716.16

横倾角（° ）

35.00

40.00

45.00

50.00

55.00

复原力矩

（kN*m

Mf=981△*GZ

7548.68

8220.43

8212.09

3104.69

7929.25

10.2作业工况（空载）复原力矩计算

排水量：

321.46t吃水D:

10.99m重心高KG:

7.25m

横倾角（°）

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

复原力矩

（kN*m

Mf=981△*GZ

0

2199.03

3552.87•

4813.65

5966.70

7186.79

8609.33

横倾角（°）

35

40

45

50

55

复原力矩

（kN*m

Mf=981△*GZ

9621.96

10552.541

0842.05

10726.98

10520.19

11.稳性校核

11.1作业工况（满载）

根据《规范》第3篇第2.3.1.1节,对柱稳式平台，典型完整状态静水力图2.2.1.1中至第2交点或

进水角处的复原力矩曲线下的面积中的较小者，至少应比至同一限定角处风倾力矩曲线下面积大30%

满载载况的静稳性曲线及动稳性曲线如下:

0

0

动稳性曲线

>复原力矩Y■风倾力矩

复原力矩曲线下的面积为1410.1kN*m*rad

风倾力矩曲线下的面积为526.2kN*m*rad

复原力矩曲线下的面积比风倾力矩曲线下的面积大168%。

规范要求的经自由液面修正后的初稳性高度为0.15m经自由液面修

正后的初稳性高度为GM=2.08m

结论：

本载况稳性衡准满足规范要求。

11.2作业工况（空载）

空载载况的静稳性曲线和动稳性曲线如下：

动稳性曲线

2.5

1.2

1

复原力矩曲线下的面积为2297.1kN*m*rad

风倾力矩曲线下的面积为724.6kN*m*rad

复原力矩曲线下的面积比风

倾力矩曲线下的面积大217%。

规范要求的经自由液面修正后的初稳性高度为0.15m经自由液面修正后的初稳性高度为GM=11.16m结论：

本载况稳性衡准满足规范要求。

12.横摇周期和横摇角

横摇周期和横摇角参照《船舶与海上设施法定检验规则》（国内航行海船法定检验技术规则）（2011）第4篇7.1.2进行计算。

序号

项目

单位

满载

空载

1

B-宽度

m

20.30

20.30

2

d-吃水

m

11.32

10.42

3

B/d

--

1.79

1.94

4

f-按B/d值由表

2.1.8查得

--

1.00

1.00

5

KG重心至基线的垂向咼度

m

7.38

6.75

6

GM-修正前的初稳性咼

m

2.08

11.16

7

横摇周期T

s

10.24

4.23

8

C1

--