船舶自升式平台稳性计算的通常方法 稳性计算

第三章稳性第一节稳性的基本概念（一）船舶平衡的3种状态1、稳定平衡>0G点在M点之下，GM>0，MR2、随遇平衡G点与M点重合，GM=0，M=0R3、不稳定平衡<0G点在M点之上，GM<0，MR（二）稳性的定义船舶稳性是指船舶受给定的外力作用后发生倾侧而不致倾覆，当外力消失后仍能回复到原来的平衡位置的能力。

（三）稳性分类分类方法: 按倾斜方向、倾角大小、倾斜力矩性质、船舱是否进水┏破舱稳性稳性┫┏初稳性(小倾角稳性)┃┏横稳性┫┏静稳性┗完整稳性┫┗大倾角稳性┫┗纵稳性┗动稳性其中，倾角小于等于10－15度称为小倾角，否则称为大倾角。

倾斜力矩性质指静力或动力，或者说有无角速度、角加速度。

第二节 稳性指标的计算（一） 船舶初稳性的基本标志 1．稳心M 与稳心距基线高度KM船舶小倾角横倾前、后其浮力作用线交点称为横稳心，简称稳心。

稳心M 距基线的垂向坐标称为稳心距基线高度。

2．初稳性的衡准指标稳心M 至重心G 的垂距称为初稳性高度GM 。

初稳性高度GM 是衡准船舶是否具有初稳性的指标。

初稳性高度大于零，即船舶重心在稳心之下，船舶就有初稳性。

3．初稳性中的假设(对于任一给定的吃水或排水量)（1）小倾角横倾(微倾)；（2）在微倾过程中稳心M 和重心G 的位置固定不变；（3）在微倾过程中浮心B 的移动轨迹是一段以稳心为圆心的圆弧； （4）在微倾过程中倾斜轴过漂心。

（二）初稳性高度GM 的表达式GM=KB+BM-KG=KM-KG （三） 初稳性高度的求取1、 KM 可在静水力曲线图、静水力参数表或载重表中查取。

2、 KG 的计算式中，P i —— 组成船舶总重量（含空船重量等）的第i 项载荷，tZ i —— 载荷P i 的重心距基线高度，m3、Z i 确定（1）舱容曲线图表查取法船舶资料中通常有各个货舱和液舱的舱容曲线图或数据表，利用舱容曲线图表，可方便确定舱内散货或液货的重心高度Z i ，方法如下：i ）对于匀质散货或液货，已知货堆表面距基线高度，在图中左纵轴上对应点做水平线交舱容中心距基线高度曲线得B 点，过B 点做垂线交上横轴得C 点，对应值即为该舱货物重心距基线高度Z i 。

自升式钻井平台稳性计算书的建立及应用探究发布时间：2022-09-15T05:18:57.431Z 来源：《科技新时代》2022年4期2月作者：贾永兴[导读] 自升式钻井平台与航行船舶存在较大差异，尤其是在对其稳性展开计算时，计算方法贾永兴中海油田服务股份有限公司河北省廊坊市 065201摘要：自升式钻井平台与航行船舶存在较大差异，尤其是在对其稳性展开计算时，计算方法与模型各不相同，基于此，本文以自升式钻井平台为核心，先行探究该平台稳性计算书的建立要点，继而以CJ46型自升式钻井平台为基础，采用NAPA软件对其稳性展开进一步探究，以供参考。

关键词：自升式钻井平台；稳性计算书；建立及应用引言：自升式钻井平台是一种海洋石油勘探设备。

其运行稳定性与垂直方向的插桩作业和水平方向的抗滑能力密切相关。

现有的嵌入式单元运行稳定性研究仅基于经典理论公式和数值计算结果，忽略水平荷载的影响，简单地将水平荷载和垂直荷载分开讨论。

结果与实际情况相差很大，这将导致桩腿插入不到位的现象。

因此，需要进一步计算自升式钻井平台的稳定性，以提高自升式钻井平台的运行稳定性。

一、自升式钻井平台稳性计算书的建立要点1.波流载荷当平台位于底部时，波浪荷载主要作用在小尺度的桩腿上，桩腿之间的距离也相对较大，相互作用相对较小，因此可以将其视为小尺度的隔离桩，因此可以使用莫里森公式来计算波浪力。

在自存条件下，平台最大工作水深76.2m，最大波高16.46m/s，相应周期为13.5s，表面速度为0.5m/s，极限条件为桩腿位于海底淤泥表面以下3M处。

考虑到波、流入射方向与风荷载方向一致的最危险情况，建立桩腿的sacs模型。

桩腿桁架由弦杆、斜杆、水平杆和内杆组成。

绳架材料的屈服极限为690mpa，其他部件的屈服极限为360MPa，材料的弹性模量定义为200GPa：一旦桩靴位于泥面以下3M处，因此不考虑桩靴的变形和破坏，将桩靴模拟为具有大刚度和屈服极限的构件；将平台主体视为刚性体，与桩腿刚性连接，忽略齿轮箱与机架之间的啮合间隙，平台主体自重均匀分布在三个桩腿上；考虑到海洋生物修正的曳力系数和惯性力系数，根据两端齿间的长度，计算弦架在波浪流力作用下的有效长度，波浪流采用斯托克斯五阶波和恒定流[1]。

自升式平台实际操作中的稳性问题
潘斌;张剑波
【期刊名称】《中国海上油气（工程）》
【年(卷),期】1997(009)001
【摘要】自升式平台由于重心高，受风面积大，它的漂浮稳性一直是业主，设计者和操作者最为关注的问题之一。

在实际操作中，为了改善平台的稳性，常采用在桩靴灌水或下降桩腿来降低重心的方法。

本文通过实船计算来分析这些操作对平以稳性的利弊。

此外，本文探讨了平台重心纵向移动对稳性的影响。

【总页数】4页(P11-14)
【作者】潘斌;张剑波
【作者单位】上海交通大学;胜利油田钻进院海洋所
【正文语种】中文
【中图分类】TE951.02
【相关文献】
1.桩靴充水对自升式平台拖航稳性的影响 [J], 孙涛;朱佐鑫
2.基于稳性衡准的自升式平台极限作业水深 [J], 仲崇明;郝兆祥;李志强;王作峤
3.方形自升式平台稳性计算 [J], 薛江山; 苏立强; 向小斌
4.半潜船浮装具高底部突出自升式平台稳性设计方案 [J], 邵永昌
5.新型多功能模块化自升式平台稳性评估 [J], 于雯;王艳;张逊;豆海涛
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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8. 基本载况稳性总结表9. 静水力表10.复原力矩计算11.稳性校核12.横摇周期和横摇角目录1010111210161.主要参数设计最大吃水 最大排水量六边形边长纵倾：向丫方向的倾斜; 横倾：向X 方向的倾斜;2.定义 1、单位定义长度单位: 米[m] 重量单位: 吨[t]2角度单位: 度[deg]、坐标轴定义X 轴 向右为正; Y 轴 向首为正; Z轴 向上为正; 11.32 m 198 t 整体抗风能力14 级9 m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5.2 平台重量: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=CCsSP KNP 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m2h ——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:根据第2篇《规范》第221.2节，风压按下式计算:X 10-3V kPa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=1.63 kPa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。

中远船务海工班讲座海工项目稳性计算案例分析张利军 利 2011年4月20日内容概要• 船舶及海工的主要性能介绍 • 静水力分析 • 完整稳性 • 抗沉性计算 • 稳性计算实例21主要性能介绍海工项目与船舶关注对象的相似与不同……3浮 性 船舶在一定装 船舶在 定装 载情况下浮于 一定水面位置 的能力。

不沉42稳 性 船舶在外力作用下，船 舶发生倾斜而不致倾覆 ，当外力作用消失后， 仍能回复到原来平衡位 置的能力。

不翻5抗沉性船舶在破损进水的情况 下仍然具备一定的浮性 和稳性的能力。

不沉不翻63快速性„ 船舶阻力• 船型研究：使得设计航速下的船舶阻力最小 • 阻力确定：为确定主机功率提供依据„ 船舶推进• 主机功率最小 主机功率最小：给定航速，通过螺旋桨设计， 给定航速 通过螺旋桨设计 使所需功率最小 • 航速达到最大：给定主机功率，通过螺旋桨设 计，使得船舶达到最大航速7耐波性• 研究船舶的摇荡运动 研究船舶的摇荡运动：在六个自由度下的运动 在六个自由度下的运动 • 摇荡引起的动力响应：砰击、甲板上浪、螺旋桨 飞车、波浪弯矩等84耐波性垂荡Heave z 艏摇Yaw 横摇Roll x纵荡Surge 纵摇Pitch y 横荡Sway9操纵性• 航向稳定性 航向稳定性：匀速直线航行的船舶，当受到外力偏 匀速直线航行的船舶 当受到外力偏 离航线，在外力消除后，回到原来航行方向的能力 • 回转性：在一定舵角下作圆周运动的能力5静水力分析z z z z z z几何描述 浮性 初稳性 大倾角稳性 海洋平台稳性 抗沉性和破舱稳性校核几何描述„ 主尺度• • • • • • • • 垂线间长LPP：艏艉垂线间的水平距离 船体最前端和最尾端的水平距离 总长LOA： 水线长LWL： 水线面最前端和最尾端的水平距离 型表面： 船舶建造时所关心的内部框架表面。

型吃水T： 龙骨上表面到水线面的距离 型深D： 龙骨上表面到甲板边板下表面的垂向距离。

自升式钻井平台拖航稳性计算书的优化与应用何磊发布时间：2023-05-18T09:39:13.069Z 来源：《中国科技信息》2023年4期作者：何磊[导读] 稳性计算是自升式钻井平台的关键参数，在拖航（漂浮）、压载状态时，稳性的计算对平台吃水胜利石油工程公司海洋钻井公司新胜利二号平台摘要：稳性计算是自升式钻井平台的关键参数，在拖航（漂浮）、压载状态时，稳性的计算对平台吃水、拖航阻力、桩腿作用力等方面有着重要的影响，而通用的稳性计算书不能很好地反映平台在拖航（漂浮）状态下横纵倾角度、桩腿下放高度对重心的影响等多方面的具体参数及影响，本文以LeTourneau Super116E型自升式钻井平台国海国胜为例，以优化过的稳性计算书对上述方面进行完善并在实际中进行应用。

关键词：自升式钻井平台；稳性计算书；优化与应用引言：钻井平台拖航属于高风险作业，油田拖航及远距离拖航均要控制和保持钻井平台的稳性，掌握钻井平台拖航状态下计算方法可以降低或消除平台在拖航、就位和升降作业过程中的重大事故的发生。

进行稳性计算的人员需要按国家规定接受稳性与压载技术培训并取得相关资质证书，稳性计算书的计算结果要由中国船级社等部门审核通过后签发适拖证书，方可进行拖航作业。

使用优化过的稳性计算书，对平台在拖航前的稳性计算，确保拖航作业安全进行有着重要的意义和作用。

1、可变载荷的统计和汇总计算可变载荷表包括平台当前装载的液体和固体的可变载荷，以及空船重量变化数据。

在拖航前测量平台所有柴油、淡水、钻井水、泥浆等液体舱室内液位高度（记录单位inch）并记录，查询舱容表，将舱室内液位高度的相对应重量（记录单位kips）、距离船尾的纵向重心（LCG）、距离船中轴线的横向重心（TCG）、距离基线（船底）以上的垂向中心（VCG）等数值（记录单位ft）填入可变载荷记录表中。

在填写时应注意船体横向重心位置，如舱室位置在平台横向重心（TCG）的左舷方向时，数值前为“-”号；在右舷方向时，数值前为“+”号或省略。

●专题讲座●●船舶货运技术系列讲座(三)● 干货船初稳性高度的计算 ・王建平・ 船舶的初稳性高度G M(又称重稳矩)是船舶横稳性的重要衡量指标。

目前的教科书中对这一问题的论述,有的理论较深,船员不能深入理解;有的不甚严谨,甚至给出了完全错误的公式。

本讲介绍生产中实用的初稳性计算方法。

1.船舶重心高度的计算1.1　货物重心高度生产中计算船舶的重心高度时,有些大副为简便,每一货舱只取一个重心。

这种做法是不妥当的,因其误差太大甚至导致对船舶稳性作出错误的判断而危及船舶的航行安全。

我们建议,每一货舱中的货物按票分别计算,将重心取在堆高的一半处,并且考虑如下各项修正:堆高修正。

严格地说,货堆高度是指货物衬垫物的上表面即货堆底面到货物上表面间的垂直距离。

一般,货堆的底面可保证基本水平,但最上一票货物的上表面常常不水平。

这种情况下,货物的上表面常为凸形,一般可取货物表面在凸形最低点的高度另加最高点和最低点距离的1 3作为一半该票货物的重心高度。

为了能较准确地看清货物上表面的位置,建议在前后舱壁和左右两舷以1m为刻度用油漆漆出若干标尺。

舱形修正。

显然,船中部矩形货舱的货物重心在堆高的一半处,首尾尖底形货舱的货物重心在堆高的2 3处。

其余货舱中的货物重心可取在堆高的1 2～2 3处。

包件修正。

较大包件的货物,其重心一般偏于底部,可按包件上标注的重心高度计算。

衬垫修正。

底部的衬垫对货物重心的高度有所增加。

1.2　油水油水的重心按舱柜计算,即每一舱柜取一重心高度。

满载舱柜的重心取在舱柜的几何中心处,该值可在船舶稳性计算书中查得;部分装载舱柜的重心按液体液面位置从舱柜容积曲线上查取。

1.3　常数与空船船舶越大、船龄长、常数越大,其值只能利用各种方法估算,一般的万吨级干货船的常数为200t左右。

有的教科书中建议对船舶常数的重心位置进行测算,这是不实际的。

这里我们建议将船舶常数重心取在空船重心上,这是因为船舶常系由不明载荷构成,而不明载荷可能分布在船体的任何位置上。