超大型海洋浮式结构物动力特性研究综述.pdfVIP

第 5 卷第 1 期 船舶力学 Vol . 5 No . 1 2001 年 2 月 Journal of Ship Mechanics Feb . 2001 ( ) 文章编号 :1007 - 7294 2001 01 - 0073 - 09 超大型海洋浮式结构物动力特性研究综述 1 2 1 崔维成 , 吴有生 , 李润培 ( 1 上海交通大学船舶与海洋工程学院 , 上海 200030 ; 2 中国船舶科学研究中心 , 无锡 2 14082) 摘要 : 对于超大型海洋浮式结构物的研究正日益受到重视 。在研制超大型海洋浮式结构物过程中需要解决的一 项最具挑战性的关键技术问题是它在海洋环境中的动力特性预报方法 。国内外许多人士都对这一问题正在开展 研究 。本文对这一领域的研究现状作一回顾 ,为进一步开展深入研究提供基础 。 关键词 : 超大型海洋浮式结构物 ; 非均匀海洋环境 ; 动力特性 ; 水弹性响应 中图分类号 : U661. 1 , U661. 4 文献标识码 : A 1 引 言 随着地球上人口的急剧膨胀 ,陆上资源供应已趋极限 ,各国都把经济发展的重点转移到海洋 。这是 因为占地球总面积 2/ 3 以上的浩瀚大海里 , 有极其丰富的海水化学资源 、海底矿产资源 、海洋动力资 源和海洋生物资源等 ,2 1 世纪人类将全面步入海洋经济时代 。海洋开发将形成如海洋油气工业 、海洋 化学工业 、深海采矿业等一批新兴产业 。面对这一形势 。国际海洋工程界掀起了研究超大型浮式结构 ( ) ( ) 物 Ver Lar e Floatin Structures 简称 VLFS 的热潮 。所谓超大型浮式结构物 VLFS 是指那些尺度以公 y g g 里计的浮式海洋结构物 , 以区别于 目前尺度以百米计的船舶和海洋工程结构物 , 如海洋平台等 。一般 而言 ,VLFS 可以以沿海岛屿或岛屿群为依托 ,带有永久或半永久性 ,具有综合性 、多用途的功能 。它的 设置将对某一区域的社会 、经济活动乃至政治 、军事格局发挥决定性的影响 。 文献 [ 1] 对 VLFS 的用途以及开发过程中所遇到的关键技术问题作了介绍 。从这一介绍中可以看 出 , 要研制一个 VLFS , 需要解决从设计 、建造到运行维护过程中的一系列特殊技术问题 。在这些问题 中又以动力特性分析最具特点和挑战性 , 这是由VLFS 的自身特点所决定的。与一般的海洋工程结构 物相比,VLFS 具有如下几个特点 : ( 1) VLFS 的结构型式与一般的海洋工程结构物有很大的不同 ,最主要的特点是其水平尺度与高度 的比值非常大 。因此 ,它是一个极为扁平的柔性结构物 ,它在海洋环境中的弹性响应必须被考虑 。这一 特点使得过去通常将海洋工程结构物的流体与结构响应分开处理的方法不再适用 , 而必须将两者耦 合起来 ,用七十年代末期发展起来的水弹性理论[2 ] ( Theor of H droelasticit ) 进行分析 。 y y y (2) 常规的海洋工程结构物因所占海洋面积非常小 , 因此 , 一般都是假定它们处于一个均匀的随 机海洋环境中 , 因而所有海浪谱均是用波高和周期两个参数来描述的。而 VLFS 从一端至另一端要跨 越数公里 ,这么长的距离还假定海洋是均匀的 ,就有可能与实际情况发生很大的差异 。因此 ,需要建立 一种新的随位置缓变的海浪谱 ,用于作为 VLFS 水弹性响应的激励 。 (3) 由于 VLFS 的巨大 ,注定它是一个模块化的结构 。 (4) VLFS 除了有时需要将其移动外 ,一