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近年来,海洋油气开采规模不断扩大,作业范围也从近海延伸到了深海。深海浮式平台如张力腿平台、半潜式平台、Spar等其作业环境非常复杂,它们在风浪流的作用下会产生较明显的整体运动。持续性的整体运动对于深海采油平台的安全性以及疲劳寿命都会产生不利的影响,因此对深海浮式结构的整体运动进行抑制是非常有必要的。为了降低结构振动对高层建筑安全性的影响,吸能减振装置已经得到了较广泛的应用,如果能将其应用于深海浮式结构上,势必也会提高其运动性能。然而张力腿平台在风浪流的作用下会进行整体六自由度运动,自由度的运动周期和幅值差别极大且各自由度间还存在耦合作用。这样不仅增加了需要抑制自由度的数量,针对某一自由度运动进行抑制时减振装置对其他多自由度的影响还非常复杂的。因此张力腿平台上运动的抑制,特别是对于全自由度运动的抑制是具有挑战性的。调谐液体柱型阻尼器(简称TLCD)是在调谐液体阻尼器(TLD)的基础上发展而形成的更为有效的被动控制减振装置,它在浮式平台上的应用拥有很好的前景。基于以上考虑,本文具体从事深水浮式结构物在波浪水流作用下整体运动抑制的研究。 本文以调谐液柱阻尼器(TLCD)的理论分析以及减振效果的研究为基础,对在张力腿平台上安装TLCD进行了可行性分析,建立了TLCD液柱与张力腿平台六个自由度的耦合运动模型。利用油压振动台研发了一种陆上振动实验系统,它同时满足低频性能好、可进行大行程力(或位移)控制加载,能够很好的模拟大振幅运动,且运行和维护成本低廉。通过实验研究TLCD阻尼的相关特性,对TLCD的液柱总长度、开孔率、雷诺数、Kc数等与阻尼系数的变化规律进行探究。基于均匀设计,运用回归分析的方法给出了水头损失系数的预测方程,获得了影响TLCD阻尼系数各影响因素的主次关系,建议了一种TLCD阻尼系数快速设计策略。 针对海洋浮式结构的运动特性,以陆上建筑的常规TLCD为基础开发出一种新型的减振装置—蛇形调谐液柱阻尼器。它是一种适用于深海浮式结构并对其水平方向的整体运动有明显抑制作用的减振装置。该装置的水平段包含了多个弯曲,使原本很长的水平段缩短,并仍然还具有良好的运动抑制效果,该装置还可以大大降低常规TLCD对于平台垂荡的恶化作用。利用模拟正交实验对应用于张力腿平台的蛇形TLCD进行参数优化和改良设计,对影响装置效果的关键因素进行敏感性分析。 为了达到对于张力腿平台纵荡、横荡、垂荡、横摇与纵摇五自由度的整体运动的高效抑制,我们将TLCD与现有较成熟的垂向减振装置相结合,建立一个应用于张力腿平台的整体运动抑制系统。以TLCD基本参数的调节为基础,结合垂向减振装置的减振特点,提出该系统对于某一实际工况中张力腿平台运动全面抑制的调节策略。对于常规TLCD和蛇形TLCD组成的运动抑制系统进行了减振效果和能量传递关系的分析。并对某一海况中作业的张力腿平台提出了具体的运动抑制方案。通过对规则波和随机波作用下张力腿平台的动力响应分析可以确认多个蛇形TLCD以及垂向减振装置组合而成的运动抑制系统能够使张力腿平台获得更好的运动性能。此外,该运动抑制系统仅仅是对平台的各自由度运动起到了减振的效果,它并不会改变张力腿平台的基本运动特性。