风电安装船桩腿设计与强度校核(2)

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第三章桩腿的设计、计算、校核 10

3.1 桩腿的方案确定 10

3.1.1设计要求 10

3.1.2船的主要参数 10

3.1.3方案确定 10

3.2 桩腿的设计、计算、校核 12

3.2.1 桩腿的结构尺寸 12

3.2.2设计载荷 13

3.3强度校核 19

3.3.1一般要求 19

3.3.2屈服失效准则 19

3.4 本章小结 22

第四章桩腿的有限元分析 23

4.1桩腿的有限元分析 23

4.1.1创建桩腿部件 23

4.1.2创建材料和截面属性 24

4.1.3创建截面属性 26

4.1.4定义载荷重力和边界条件 27

4.1.5定义桩腿的耦合约束 30

4.2结果分析与讨论 31

4.2.1正常作业工况下的结果 31

4.2.2自存作业工况下的结果 32

4.2.3正常作业工况与自存工况的比较与结论 34

4.3 本章小结 34

结论 35

致谢 36

参考文献 37

第一章绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.1.1 课题的研究背景

风电安装船，顾名思义，是一种在大海上，可以完成风电机场的安装工作的一类船只，在海上风机发电厂无论是风电机组还是一些基础设备的安装都需要有相应功能的运输工具将其运送到风电机组安装的场址,并且需要配有适合的安装风电机组的方法的一些设备，比如：起重设备以及定位设备，这样才能完成我们所需要的安装工作。

海上风电机组的运输与安装基本上都是由浮式起重船和自升式起重平台这两类船舶来协作完成的,一般的此类安装船舶都是可以具备自航能力的，但是有的几类船舶也是非自航的，需要别的运输船舶来协作完成安装工作。桩腿固定型风车安装船是自航自升式风车安装船与起重船之间的一种折中方案。其通常由常规船舶改建而成,尺度小于专门建造的安装船,桩腿是在改建中安装的。在作业工程中船体依然依靠自身浮力漂浮在水中,桩腿只起到稳定船体的作用。

现在风电安装船船舶种类主要有一般小型起重船、离岸大型双体起重船、自升式起重平台、自航自升式风车安装船、桩腿固定型风车安装船、离岸动力定位及半潜式安装船。其中每种风电安装船都有各自的特点及适用范围。一般小型起重船在靠近海岸的遮蔽水域使用，安装效率低，极受天气和波浪条件影响导致误工，但是使用成本低廉，而且市场庞大，随时可以使用。离岸大型双体起重船适用于深海区域，安装效率较高，是深海安装的最佳解决方案。自升式起重平台一般在遮蔽水域或浅海区域使用，其受天气影响较大且安装效率较慢，而且市场上可供数量有限，无法满足大型风机所需的起重能力，但是可以在风电场规划期内完成建造，成本也比较低廉。自航自升式风车安装船一般适用于浅海或者近海，优势是安装效率高，且受天气和波浪影响小，风机日益大型化的如今，是大型风机安装的首选，缺点是成本偏高、设计周期较长，一般为两到三年。桩腿固定型风车安装船安装效率较快，性能仅比专用安装船差一点，成本中等，是近海中小型风机安装的首选，而且可改装候选的船舶较多。最后是离岸动力定位及半潜式安装船，该种安装船在深海使用，其安装效率极快，且受天气影响小，但是其成本高昂，一般使用于油气开发，所以一般不在风电安装中使用。