一种自升式钻井平台风载荷确定方法

摘要

本发明一种自升式钻井平台风载荷确定方法，根据自升式钻井平台的功能布置特点，归纳出确定自升式钻井平台所遭受风载荷所需确定的结构和设备，并根据自升式钻井平台总布置图和结构图读取结构和设备的尺寸，得到一个能够包络结构和设备的立方体，后采取本发明所提供的确定方法确定任意风速下结构和设备所遭受的风载荷。本发明在设计阶段只需确定结构和设备在平台总体坐标系三个坐标轴X、Y、Z方向的尺寸，就可使用本发明方法对所有自升式钻井平台或类似平台快速而精确地进行风载荷确定分析，避免了繁重复杂甚至结果不精确的风载荷确定工作。

主权项

1.一种自升式钻井平台风载荷确定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、通过测量或设计获取自升式钻井平台上所有结构和设备的尺寸信息，包括长度L、宽度B、高度H；S2、确定风向，从而确定钻井平台上受风的结构和设备，并筛选出各个所述受风的结构和设备受风面的尺寸信息，包括长度、宽度、高度；S3、筛除受风载荷小的结构和设备，分三种：a、完全遮蔽的结构和设备；b、结构物的截面最大尺寸小于0.3m，且截面最大尺寸与长度之比小于0.2的结构和设备；c、长度、宽度或高度皆小于平台主船体长度的百分之一的结构和设备；从而筛选出需要确定受风载荷的结构和设备；S4、分情况分别确定S3中筛选出的结构和设备的受风载荷：a、对于桁架式桩腿的弦杆、水平撑杆和斜撑杆，利用公式(1)确定风载荷f：$f=\frac{1}{2}\rho C_D\mathrm{DV}\left|V\right|---\left(1\right)$其中，ρ为空气密度；C_D为风载荷确定拖曳力系数；V为风速;D为结构物的特征尺寸，取过垂直于风向的结构物截面形心的最大尺寸；b、其余结构和设备的风载荷，利用公式(2)确定如下：F=0.611V²C_hC_sA    (2)其中，C_h为高度系数；C_s为形状系数；A为结构物和设备的受风面积，通过如下过程获得：结构或设备的对角线Loa长度为：$\mathrm{Loa}=\sqrt{L^2+B^2}$令水平面对角线Loa与长度L的夹角为α，则：α=arctan(B/L)令风向角θ为风向与平台中纵剖面的水平夹角，由平台艉部吹向艏部时风向角θ为0°，逆时针为正；则任意风向角θ下的受风面积A为：此外，对于井架含有挡风墙、天车、缆线和大钩、吊机含有驾驶室、大钩，以及直升机甲板下含有输油管、支撑结构和扶梯的结构，受风面积A需再乘以60%进行计算。