5.3 FPSO和穿梭油轮辐射阻尼分析 21

5.4 FPSO一阶波浪激励力分析 25

第六章 频域分析 31

6.1 系泊系统张力分析 31

6.2 连接系统张力分析 31

6.3 护舷受力分析 31

6.4 FPSO和穿梭油轮的相对位移分析 31

结   论 39

致   谢 41

参考文献 42

第一章  绪论

1.1 引言

由于对石油能源的需求量越来越大,深海油田的开采也开始提上日程。在过去被认为非常具有挑战性的举动,现在正变得越来越有吸引力。那些油田通常位于深水,与在岸设施或离岸管道隔绝,这为它们的开采加大了难度。为了克服这些困难,FPSO,一种新型海上单位被提议出来。FPSO是综合性的大型海上石油生产基地,在石油被开采出来之后，它可以将油和气分离，然后储存原油产品。与张力腿等海洋平台相比较，FPSO在抗风浪能力方面稍胜一筹，而且FPSO可以适应不同的水深，可以进行移动来重复利用。因此，大多数远离海岸的深海油田或浅海海域油田，都可以使用FPSO进行开发。一般情况下，在特定的海域作业的FPSO都是采用永久性的系泊方式,所以FPSO不能够像穿梭油轮等运输型船舶在遭遇恶劣海况时进行避航。由此体现出对FPSO与运输船舶两者组成的系统的水动力分析的必要性。

在FPSO与各种运输船舶构成的系统中，使用较为广泛的是FPSO和穿梭油轮。石油通过输油管从海底被输送至FPSO，进行分离处理后储存在FPSO的货油舱里，穿梭油轮则负责运输这些石油。两艘船舶如果通过多条系缆并联的话，一般都要在两船中间布置类似护舷之类的防撞装置。由于并联的两艘船舶相隔距离较短，所以缆绳就比较方便连接。但是，周围海洋环境的变化，哪怕是很细微的变化，都会对两艘船舶产生影响，所以FPSO一般都是在海况较好的海域才使用。

1.2 课题背景

1.2.1 国外发展

1.2.2 国内发展

1.3 论文研究的目的与意义

一般情况下，在特定的海域作业的FPSO都是采用永久性的系泊方式,所以FPSO不能够像穿梭油轮等运输型船舶在遭遇恶劣海况时进行避航。由此体现出对FPSO与运输船舶两者组成的系统的水动力分析的必要性。

此前对两船体并联布置的水动力研究主要集中于深海或浅水中，与深海和浅水不同的是，波浪荷载传递函数在浅海环境下会发生改变，对应的六个自由度方向上的运动响应也就必须进行研究。因此本文对于FPSO在浅海环境下的卸油作业，运用Solid Works建立了FPSO和穿梭油轮的独立模型，然后在水动力分析软件ANSYS-AQWA中建立了两船、系缆和护舷这三者的全耦合模型。本文先分析了两船间的相互水动力作用，然后研究了系统在风、浪、流等环境载荷下的稳定性，对系统的系泊缆的张力、连接缆张力、护舷受力和船体的相对运动进行了分析。

1.4 论文主要内容

本论文主要内容有：

（1） 针对FPSO和穿梭油轮的系泊和连接要求等进行调研分析，确定两船主尺度、主要参数，以此来初步设计FPSO和穿梭油轮的独立模型。

（2） 确定系泊方式和连接方式，以及系泊缆绳、连接缆绳和护舷的主要参数。

（3） 利用AQWA软件建立耦合模型。

（4） 对FPSO和穿梭油轮的流体性能进行频域分析，包括RAO、附加质量、辐射阻尼和一阶波浪激励力。

（5） 给定风、浪、流载荷参数，开展FPSO和穿梭油轮时域分析，分析系泊系统、连接系统和护舷的受力以及两船之间的相对位移。

第二章  理论分析

2.1 结构运动方程

船体在频域内的运动方程为：

                            (2-1)