تحلیل خطی هیدرودینامیکی سکوی ستونی خرپایی در امواج تصادفی
Abstract
با اکتشاف اکثر حوزههای نفتی در خشکیها امروزه کمتر شاهد کشف مخازن جدید نفت و گاز در این مناطق هستیم. از طرف دیگر رشد جمعیت و همزمان باآن رشد اقتصادی جهان در دهههای اخیر و در نتیجه افزایش تقاضا برای نفت، قیمت این ماده را افزایش داده است بطوریکه استخراج نفت در اعماق دریا روزبهروز اقتصادیتر میشود. کشورهای پیشرو در این زمینه برای کشف مخازن جدید بطور مداوم به سمت آبهای عمیقتر پیش میروند. از جمله سکوهای مناسب برای آبهای عمیق میتوان به سکوهای fpso، tlp و spar اشاره کرد. وقتی عمق آب از یک حد افزایش مییابد سکوی ستونی یا spar بدلیل سادگی هندسه و ساخت آن یکی از مقرون به صرفهترین انتخابهاست. از انواع سکوهای ستونی دو نوع از رایجترین طرحها سکوی ستونی کلاسیک (classic spar) و سکوی ستونی خرپایی (truss spar) هستند. محاسبات و اندازهگیریها نشان داده است سکوی ستونی خرپایی نسبت به سکوی ستونی کلاسیک با ابعاد مشابه از خصوصیات دینامیکی بهتری برخوردار است. از میان موج، باد و جریان، امواج مهمترین عامل در ایجاد نیروهای خارجی وارد بر سکوهای ستونی میباشند. هدف از این تحقیق، تخمین نیروهای وارد از طرف امواج به یک سکوی ستونی خرپایی مشخص و تعیین پاسخ دینامیکی آن به امواج تصادفی دریا است. برای تعیین اینکه یک طرح مطلوب است یا نه انجام این تحلیل ضروری است. تحلیل دینامیکی برای یک سکوی ستونی خرپایی مشخص انجام شده است و نتایج آن با نتایج موجود در دبیره فنی مقایسه گردیده است. در این تحقیق ضرایب جرم اضافی سکو توسط روش مولفه عمودی شتاب و ضرایب میرایی توسط روش مولفه عمودی سرعت محاسبه شده است. همچنین در محاسبه ضرایب بازگرداننده فرض شده است که جابجایی سکو از موضع تعادل کوچک میباشد. ماتریس نیروها نیز از طریق تئوری تفرق و معادله نیمهتجربی موریسون محاسبه شده است و معادله دیفرانسیل غیرخطی حرکت از طریق خطیسازی حل گردیده است. سپس پاسخهای سکو در مدهای مختلف حرکتی محاسبه و با نتایج دیگر محققان مقایسه شده است. در این تحقیق مشخص گردید که حرکت heave سکو مستقل از حرکتهایsurge و pitch میباشد و حرکتهای surge وpitch به یکدیگر وابسته هستند. پاسخ heave سکو با ورق صلب بزرگ بدست آمده در این تحقیق نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارای اختلاف زیادی است ولی پاسخ heave سکو با ورق صلب کوچک نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارای اختلاف کمی میباشد و از نتایج تئوری برخی محققان دقیقتر است. پاسخ surge سکو نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارای کمی اختلاف است ولی به نتایج دیگر محققان بسیار نزدیک میباشد همچنین پاسخ pitch سکو بدست آمده نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارای کمی اختلاف است ولی از نتایج تئوری دیگر محققان به نتایج آزمایشگاهی نزدیکتر میباشد.