一种圆筒形浮体垂向运动抑制方法与流程

本发明涉及一种圆筒形浮体领域，具体涉及一种圆筒形浮体的垂向运动抑制方法。

背景技术：

1、对于某些干式拖航的海洋结构物，特别是圆筒形结构物来说，为了避免结构物在海上由于垂荡作用对干式采油树造成影响，一般会提前预报该海洋结构物的垂向运动性能，从而避免采油树受到海水作用。

2、由于圆筒形浮体对海洋环境的载荷方向不敏感，整体运动性能更优，良好的耐波性使其在恶劣海况下生存能力更强。一般来说，阻尼板的结构形式是圆筒形装置具有优良运动性能的保障。现有技术针对不同阻尼板的数量、板的结构形式等研究较多，也基本掌握一些规律。

3、不过，根据海洋结构物在波浪上的运动方程：可知，仅从阻尼项(b项)进行研究改善将会导致圆柱形浮体的运动抑制作用达到瓶颈。现有技术通过设置阻尼板均是通过调整阻尼项(b项)来控制圆筒形浮式结构物在海上的垂向运动，但是针对附加质量项((m+m)项)的改善，现有技术鲜有提及。在这样的背景下，为了实现通过调整附加质量来实现对浮体运动抑制的控制，本发明提出一种适用于圆筒形浮体的垂向运动抑制方法。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种圆筒形浮体的垂向运动抑制方法。

2、本发明的技术方案是：一种圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，适用于所有圆筒形浮式结构物的垂向运动的抑制，圆筒形浮体外围舱室环绕一圈压载水舱，位于水线附近的舱室为可调整压载水的舱室，通过调节压载水质量来调整附加质量的变化，从而降低圆筒形浮体的垂荡。

3、进一步，圆筒形浮式结构物为由外板所围成的结构，其形状为圆形、六边形、八边形或除了圆形、六边形、八边形外的其它多边形。

4、进一步，通过调整压载水质量来调节附加质量的变化是通过舱室流水开关，外板开孔以及压载水通道共同实现。

5、进一步，舱室流水开关位于外板开孔附近，且能够上下移动。

6、进一步，舱室流水开关的移动为被动控制，即舱室流水开关的上下移动与圆筒形浮体的垂荡运动存在相位差。

7、进一步，外板开孔分布在上下两个隔离的压载水舱室中，并且偏上压载水舱室的开孔位于偏上舱室中间偏下位置，偏下压载水舱室的开孔位于偏下舱室中间偏上位置。

8、进一步，压载水通道固定在浮体结构上，且位于舱室中间。

9、进一步，舱室流水开关顶部和底部设置有开孔。

10、进一步，舱室流水开关的开孔中有且仅有一个开孔与外板的开孔位置对接。

11、进一步，压载水通道分为三部分，通道偏下部分为喇叭口结构，且通道底部距离偏下压载水舱室底部预留一段距离，通道中间部分为不变截面的圆柱形结构，且固定在压载水舱室的主船体结构上，通道偏上部分为射流孔结构，且通道顶部距离偏上压载水舱室的顶部预留有一段距离。

12、进一步，压载水舱的舱室具体尺寸及数量设置根据舱室空间布局以及圆筒形浮体的垂向运动指标共同确定。

13、进一步，压载水舱的舱室空间布局由与舱室空间布局相关的圆筒形浮体性能指标确定。

14、进一步，圆筒形浮体的垂向运动指标由圆筒形浮体的性能指标所涉及的垂向运动指标确定。

15、进一步，圆筒形浮体的性能指标所涉及的垂向运动指标包括干式采油树，最小干舷，气隙。

16、进一步，圆筒形浮体的水流速度为一个运动周期内的流量针对此速度方程积分可得，式中，v(t)为流水孔位置处的水流速度，为时间t的函数，g为重力加速度，h为可变压载水舱室高度，s1,s2分别为舱室的水平横截面积以及开孔的截面积。

17、进一步，压载水通道的顶部水头方程为式中，f为水压力，ρ为舱室内流体密度，g为重力加速度，h′为压载水通道的高度，v2为压载水通道底部的水流速度。

18、本发明的有益效果是：

19、本发明的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，适用于所有圆筒形浮式结构物的垂向运动的抑制，通过调整压载水重量的变化来调节浮体运动的附加质量，从而降低圆筒形浮体的垂荡，实现对浮体运动抑制的控制。

技术特征：

1.一种圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：适用于所有圆筒形浮式结构物的垂向运动的抑制，圆筒形浮体外围舱室环绕一圈压载水舱，位于水线附近的舱室为可调整压载水的舱室，通过调节压载水质量来调整附加质量的变化，从而降低圆筒形浮体的垂荡。

2.根据权利要求1所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：圆筒形浮式结构物为由外板所围成的结构，其形状为圆形、六边形、八边形或除了圆形、六边形、八边形外的其它多边形。

3.根据权利要求1所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：通过调整压载水质量来调节附加质量的变化是通过舱室流水开关，外板开孔以及压载水通道共同实现。

4.根据权利要求3所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：舱室流水开关位于外板开孔附近，且能够上下移动。

5.根据权利要求4所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：舱室流水开关的移动为被动控制，即舱室流水开关的上下移动与圆筒形浮体的垂荡运动存在相位差。

6.根据权利要求3所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：外板开孔分布在上下两个隔离的压载水舱室中，并且偏上压载水舱室的开孔位于偏上舱室中间偏下位置，偏下压载水舱室的开孔位于偏下舱室中间偏上位置。

7.根据权利要求3所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：压载水通道固定在浮体结构上，且位于舱室中间。

8.根据权利要求3所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：舱室流水开关顶部和底部设置有开孔。

9.根据权利要求8所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：舱室流水开关的开孔中有且仅有一个开孔与外板的开孔位置对接。

10.根据权利要求3所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：压载水通道分为三部分，通道偏下部分为喇叭口结构，且通道底部距离偏下压载水舱室底部预留一段距离，通道中间部分为不变截面的圆柱形结构，且固定在压载水舱室的主船体结构上，通道偏上部分为射流孔结构，且通道顶部距离偏上压载水舱室的顶部预留有一段距离。

11.根据权利要求1-10所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：压载水舱的舱室具体尺寸及数量设置根据舱室空间布局以及圆筒形浮体的垂向运动指标共同确定。

12.根据权利要求11所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：压载水舱的舱室空间布局由与舱室空间布局相关的圆筒形浮体性能指标确定。

13.根据权利要求11所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：圆筒形浮体的垂向运动指标由圆筒形浮体的性能指标所涉及的垂向运动指标确定。

14.根据权利要求13所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：圆筒形浮体的性能指标所涉及的垂向运动指标包括干式采油树，最小干舷，气隙。

15.根据权利要求13所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：圆筒形浮体的水流速度为一个运动周期内的流量针对此速度方程积分可得，式中，v(t)为流水孔位置处的水流速度，为时间t的函数，g为重力加速度，h为可变压载水舱室高度，s1,s2分别为舱室的水平横截面积以及开孔的截面积。

16.根据权利要求7所述的圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，其特征在于：压载水通道的顶部水头方程为式中，f为水压力，ρ为舱室内流体密度，g为重力加速度，h′为压载水通道的高度，v2为压载水通道底部的水流速度。

技术总结
本发明涉及一种圆筒形浮体的垂向运动抑制方法，适用于所有圆筒形浮式结构物的垂向运动的抑制，圆筒形浮体外围舱室环绕一圈压载水舱，位于水线附近的舱室为可调整压载水的舱室，通过调节压载水质量来调整附加质量的变化，从而降低圆筒形浮体的垂荡。本发明能够实现对浮体运动抑制的控制。

技术研发人员：陈曙梅,周书敏,王璞,李福建,杨玥
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇八研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14