Исследование начальной остойчивости плавучей полупогружной буровой установки

Нижегородский Государственный Технический Университет

им. Р. Е. Алексеева

Отчёт по лабораторной работе:

Исследование начальной остойчивости

плавучей полупогружной буровой установки

Выполнил: студент гр. 12-КС-2

Феденков Д.А.

Проверил:

Егоров П.Н.

Нижний Новгород

2015 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: – аппликата поперечного метацентра;

zg – аппликата центра тяжести плавающего объекта.

Величина 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 = Dh,

где:  – редукционный коэффициент, учитывающий взаимное соотношение размеров корпуса судна в волнения;

D – весовое водоизмещение судна;

– 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;

44 – 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 = ·s ·,

где: – редукционный коэффициент;

– 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;

33 – 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 1 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):

Исходные данные :

Mобщ = 12,4 кг – масса ППБУ с грузами;

mгр1 = 224+316=540 г=0,54 кг – масса переносимого груза.

С1=4,4 дм

b1=11мм

mгр2 =107,8 г=0,1078 кг

а=1,4 дм

b2=8,5 мм

Определяем осредненный угол крена :

,

где:n = 1 – число замеров;

L0 = 500 мм – длина отвеса;

рад

Рассчитываем метацентрический коэффициент поперечной остойчивости:

, Н·дм,

где:– масса кренящего груза, кг;

Сi – плечо 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 = 2.65 дм – отстояние оси подвеса от ДП;

М – масса модели (М1, М2);

дм;

Находим аппликаты поперечного метацентра в походном положении (снимаем с гидростатических кривых): zМ1 = 12,0 дм;

Определим теоретическое значение метацентрической высоты в походном положении:

дм.

Опыт 2 (рабочее положение):

Исходные данные :

Mобщ = 30,5 кг – масса ППБУ с грузами;

mгр1 = 53.5+53.5=107 г =0,107 кг – масса переносимого груза.

b31=5мм

b32=5мм

b33=5мм

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:

дм.

Находим аппликаты поперечного метацентра в походном положении (снимаем с гидростатических кривых): zM2= 1.8 дм.

Определим теоретическое значение метацентрической высоты в рабочем положении:

дм.

Вывод: корпус ППБУ в рабочем положении, представляет собой успокоитель качки, поэтому установка приобретает свойства волнопрозрачности – способность слабо реагировать на крупные морские волны, что облегчает работу морского стояка.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Лабораторная работа. 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.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Философско-социальные и медико-биологические проблемы гендера в ХХI веке

Социальный аспект межгендерных отношений на рубеже ХХI века приобрел черты скандала.

Безопасность жизнедеятельности БЖД

Среда обитания человека. Электромагнитные поля. Горение и пожароопасные свойства. Воздействие УКВ и СВЧ излучений. Эргономика и инженерная психология. Допустимое воздействие вредных факторов на человека. Вредные веществ. Первичные средства пожаротушения. Требования к системам освещения. Классификация помещений по опасности.

Патофизиология. Вопросы с ответами

Кинематика дене қозғалысын

Инерциалды санақ жүйелері дене тыныштықты немесе бір қалыпты түзу сызықты қозғалыс болатын санақ жүйелері. Динамика қозғалысты оның. Механикалық энергияның сақталу заңы араларында. Динамиканың негізгі міндеті. Қайтымсыз машиналардың  пәкі  қайтымды машиналардың пәкінен кіші Диэлектрик ток өткізбейтің зат.

Отчет по производственной практике. Специальность «Финансы»

Основы организаций финансовой работы на предприятиях Структура бухгалтерии и организация учета хозяйствующего субъекта Производственная и организационная структура организации

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok