Определение показателей надежности глубоководных стационарных нефтедобывающих платформ

• Автор: Позняк, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение. Цель и содержание диссертации
1. Обзор литературы
1.1 Освоение континентальных шельфов России
1.2 Современные глубоководные стационарные платформы
1.3 Методы определения динамической реакции глубоководных сооружений
1.3.1 Применение метода Ритца
1.3.2 Определение спектров поперечных сил и изгибающих моментов морских конструкций
1.4 Теоретические и экспериментальные исследования волновых воздействий
1.5 Теоретические и экспериментальные исследования ветровых воздействий
1.6 Описание сейсмического воздействия,
задание сейсмического ускорения грунта
2. Собственные колебания глубоководной платформы
2.1. Построение конечноэлементной модели,
определение матриц жесткости и инерции
2.2. Определение собственных частот и форм
методом итераций в подпространстве
2.3. Влияние присоединенной массы воды
3. Колебания ГНСП под действием природных нагрузок
3.1.Моделирование ветрового, волнового и

сейсмического нагружений
3.2. Вынужденные колебания ГНСП под действием ветра, волн и сейсмики
4. Статистическая оценка показателей надежности
глубоководной платформы
4.1. Понятие надежности применительно к ГНСП
4.2. Оценка функции надежности
4.3. Оценка сейсмического риска
4.4.Оценка риска от действия ветра и волн
4.5. Оценка риска от сочетаний ветровой, волновой и сейсмической нагрузок
4.6. Общий риск ГНСП от природных воздействий.
Основные выводы
Заключение
Список использованной литературы

Введение. Цель и содержание диссертации
Предпосылками к изучению риска глубоководных нефтедобывающих стационарных платформ (ГНСП) от природных воздействий стали, во-первых, исследования по оценке показателей надежности сооружений и конструкций, проводимые на кафедре Динамики и прочности машин Московского Энергетического Института [15-17]. Во-вторых, возникла необходимость проверить эффективность разработанных методов применительно к такому важному классу высоконадежных сооружений, как глубоководные платформы. В-третьих, не вызывает сомнений актуатьность проблемы оценки конструкционного риска - вероятности выхода из строя объекта, при действии природных нагрузок на протяжении срока службы. Оценка величины риска позволяет установить паритет между достижением приемлемого уровня надежности сооружения и его стоимостными показателями. С этой точки зрения риск - в большой степени понятие экономическое; правильно оценить риск важно не только для инженеров-расчетчиков, но и для владельцев шельфовой техники и страховых компаний.
В начале работы над диссертацией была поставлена задача -дать максимально приближенную к реальной оценку риска глубоководной платформы от действия ветровых, волновых и сейсмических нагрузок на протяжении всего срока её службы. Реалистичность оценки риска в данной работе обоснована следующими положениями:
- отказ от распространенной детерминированной квазистатической постановки задачи [20,43,75], которая не принимает в расчет динамичного поведения уникального сооружения с массивной палубной частью и случайного характера внешних сил; решение за-

корреляцией в смежных точках как по вертикали, так и по горизонтали. Однако такая полная корреляция является маловероятной, необходимо определить связь мгновенных пульсаций скорости в одной точке пространства по отношению к другой, например, при помощи многомерного стационарного процесса с заданной взаимной спектральной плотностью. Корреляцию между двумя точками пространства можно задать в терминах матрицы взаимных спектральных плотностей:
5ц (<у) ]2(&0 б'2] (со) ,Ч'22 (®)
где $ц и $22 - заданные спекгральные плотности в точках 1 и 2, ЛД и 521 - взаимные спектральные плотности, коспектральные
компоненты матрицы спектральных плотностей, определяющие степень корреляции значений скоростей пульсаций в двух точках. Коспектральные соотношения в ветровом поле задаются через функцию когерентности:
[с2у( Ау)2 +С1(М2]2
$( «>) -
соИ(п)

Здесь соН(п) - функция когерентности для заданной частоты п, Ау и Аг - приращения по горизонтали и вертикали, (I - среднее значение скорости ветра, Су и С2 - постоянные, соответственно равные 16 и 10. При помощи функции когерентности внедиагональные элементы матрицы спектральной плотности задаются в виде:
521 («>) = Яп{о>) = $и(со)$21 (о))с<Мя)
Для определения мгновенной ветровой нагрузки на конструкцию матрицу спектральных плотностей определяют для некоторого набора точек пространства, вовлеченных в случайный