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深水半潜式平台是当今油气资源勘探和开发的重要载体,其立柱结构是连接平台工作甲板和下船体的最重要的结构,更是维持平台整体稳定性和放置各种系统设备的关键部件。此外,波浪补偿系统的研发是保持平台工作甲板稳定性的关键技术之一,所以需要构建一种具有新型立柱结构的深水半潜式平台并运用波浪补偿技术,设计一种基于本立柱结构的自动波浪补偿系统,保证平台作业时的稳定性和平台上甲板的平衡性。本文在现役半潜式平台的立柱结构基础上,对立柱结构进行创新优化,设计了一种能够在水深3500m以上作业的深水柔性立柱式半潜平台,并运用水动力学软件AQWA对其水动力学特性加以计算分析,得到结果可以为其波浪补偿系统的研制提供条件。具体研究内容如下:(1)叙述了本文的研究背景及意义,阐明了深水半潜式平台及其结构形式和波浪补偿的国内外研究近况与发展趋向,归纳了文章的研究路线、研究方法和组织架构。(2)详细设计了深水柔性立柱结构式半潜平台,其中包括平台的方案设计、整体尺寸设计、柔性立柱结构设计以及强度校核分析等,其中,平台的总体强度校核是设计过程中的关键技术,为后续平台水动力模型的建立提供合理的依据。(3)阐述了水动力学理论和计算方法,主要包括海洋的各种环境载荷等,依据深水柔性立柱式平台结构的各项尺寸参数建立其水动力学模型,运用ANSYS软件中AQWA计算模块对水动力模型相关数据求解,计算得到平台重心随时间变化的响应曲线规律,为后续波浪补偿技术的研究提供前提条件。(4)为了保证柔性立柱结构平台在任何时刻工作甲板的平衡,设计符合要求的主动波浪系统。主动波浪补偿系统的设计主要包括液压系统设计和控制系统的设计。机械结构设计主要是对液压缸合理选型和有效排布,同时建立液压系统的数学模型并且求得其传递函数;控制系统设计采用PID控制方法,对液压缸的比例阀死区进行Simulink仿真和AMESim-Simulink联合仿真,为试验系统的搭建提供参考。(5)在上述研究基础上,搭建深水柔性立柱式半潜平台试验系统,试验系统由波浪模拟装置、半潜式平台缩比模型、柔性立柱(液压系统)、人机界面和工控机组成。通过对试验系统硬件的选型和软件程序的编写,实现带有死区补偿液压缸的试验平台工作甲板的调平。