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第一篇 海洋平台 1

第一章 概述 1

第一节 大陆架的石油资源 1

第二节 近海石油的开发 2

第三节 近海工程的发展简史 3

第二章 自升式钻井平台 5

第一节 自升式平台的基本特征 5

第二节 自升式平台的基本构造 6

第三节 桩腿及其升降机构 13

第四节 桩腿在海底着底的状况 18

第五节 自升式平台总体设计的要点 20

第六节 典型自升式平台介绍 21

1. “渤海五”号自升式平台(与“渤海一、三、七、九、十一”号基本相同) 21

2. “渤海四”号自升式平台(与“南海一”号基本相同) 22

3. “渤海六”号自升式平台 24

4. “南海三”号、“南海四”号自升式平台 25

第三章 钻井船与半潜式钻井平台 26

第一节 概述 26

第二节 近海钻井设备的分类和比较 27

第三节 锚泊钻井船 30

1. 钻井船的系统与布置型式 31

2. 钻井船的特点 34

3. 锚泊钻井船实例 36

第四节 动力定位钻井船 40

1. 动力定位装置的种类及基本特征 40

(1)横向推进动力定位装置 40

(2)直翼推进器动力定位装置 45

(1)基本原理 46

2. 动力定位装置的基本原理及组成 46

(2)动力定位装置的组成 49

第五节 半潜式平台 52

1. 半潜式平台的型式 53

(1)下体式 53

(2)沉箱式 53

2. 半潜式平台的应用范围 57

3. 半潜式平台的排水量、主尺度和总体布置* 57

4. 半潜式平台的稳性 60

(3)移航状态 61

(1)工作状态 61

(2)风暴自存状态 61

5. 半潜式平台的立柱 63

(1)平台结构的重量 63

(2)平台的稳性 63

(3)立柱上的水动力 63

第六节 钻井船与半潜式平台对波浪运动的响应 64

第七节 钻井船与半潜式钻井平台的锚泊定位 65

第八节 “勘探三”号半潜式钻井平台概况 74

1. 平台的主要参数 74

2. 平台的钢结构 75

3. 主要机电设备 76

(1)钻井设备 76

(2)压载泵 76

(3)电站与电机 76

4. 定位锚泊设备 76

第九节 “南海二”号半潜式钻井平台概况 77

1. 平台的主要参数 77

5. 起重设备 77

6. 救生设备 77

2. 构造情况 78

第四章 海洋石油生产的各种设施 80

第一节 石油生产中的各种设施及用途 80

1. 固定式钻井平台 80

2. 生产平台 82

3. 计量站 83

4. 集油站 83

8. 烽火平台 84

9. 注水站 84

5. 贮油基地 84

7. 生活平台 84

6. 集油平台 84

第二节 桩式固定平台 88

1. 群桩式因定平台 88

2. 腿柱式固定平台 89

3. 导管架式固定平台 90

(1)导管架的构造 90

(2)桩基 93

(4)组装模块 94

(3)上部框架 96

4. 导管架的装运和进水定位 97

(1)利用下水驳式潜水驳运送和进水就位 98

(2)利用自身浮力运送和就位 101

第三节 重力式固定平台 103

第四节 柔性固定平台 105

1. 钢索牵紧的塔式固定平台 105

2. 张力腿式固定平台(Tension Leg platform,TLP) 106

第五节 海底贮油罐 109

1. 概述 112

第六节 海底钻采集油系统 112

2. 设想的系统 114

(1)物资器材动力供应作业母船 114

(2)可自己下潜和上浮的水下钻井装置 114

(3)单功能作业潜水器 114

(4)海底油井完井装置和海底油气分离装置 116

(5)着脱式指令室 116

(6)集油、贮油装置 116

1. 钢管的材料与尺寸的选择 117

第一节 海底输油管线 117

第五章 海洋石油的输油设施 117

2. 管线的重量调节与防腐 119

3. 海底管线的敷设方法 120

(1)海底曳引敷设法 120

(2)浮曳下沉敷设法 121

(3)铺管船敷设法 122

4. 海底管线的防护 124

(2)拖船拖带埋设犁方法 125

(3)喷射吸泥方法 125

(1)挖泥方法 125

(4)振动方法 126

(5)爆破法 126

第二节 单点系泊输油终端 127

1. SPM系统的构造型式 129

(1)悬链腿式浮简系统(Catenary Anchoring Leg Mooring System,CALM系统) 130

(2)单锚链张力腿系统(Single Anchoring Leg Mooring System,SALM系统) 131

(3)铰接装卸塔柱系统(Articulated Loading Tower System,ALT系统) 135

(4)单浮筒贮存系统(Single Buoy Storage System,SBS系统)和单锚链张力腿贮存系统(Single Anchoring Leg Storage System,SALS系统) 137

(5)旷海单浮筒系泊系统(Exposed Location Single Mooring System,ESLSBM系统)和桅杆浮筒贮存系统(SPAR系统) 139

(6)预制系船固定塔系统(Ready Made Dolphin System,RMD系统) 141

(1)浮筒 142

2. SPM系统主要部件的构造 142

(2)张力腿 143

(3)系泊首缆 143

(4)输油软管 144

(5)液体产品旋转接头 144

(6)基座 145

第二篇 近海工程船舶 146

第六章 工程船舶概况 146

1. 供应兼拖船 、抛锚船(三用拖轮)的船型特点 148

第七章 多用拖轮及起重船 148

第一节 多用途拖轮 148

2. 设备布置 149

3. 船舶的干舷和稳性 150

4. 船体的结构 150

第二节 三用拖轮的建造实例 151

1. 概况 151

2. 本船的主尺度 151

1. 起重船的分类 153

第三节 起重船 153

3. 发展趋势 153

2. 起重船的设计特点 154

(1)设计条件的假定 154

(2)船体主尺度的决定 155

3. 自航起重船螺旋桨的布置 158

4. 船体的外形轮廓 159

5. 起重船作业时的摇摆角 161

第四节 起重船的实例分绍 164

1. 3000吨浮吊--“武藏号” 164

2. 350/80吨自航浮吊 165

3. 250吨非自航浮吊“起重101”号 170

4. 60/25吨自航浮吊“海曼”号 170

第五节 半潜式回转起重驳船 173

1. 概况 173

2. 半潜式回转起重船在设计时需考虑的问题 174

第六节 半潜式回转起重驳船的实例 183

1. 船舶的主尺度及设备 183

2. 本船特点 183

1. 概况 185

第八章 管道敷设船(铺管船) 185

第一节 海底铺管船 185

2. 铺管船发展概况及分类 186

(1)铺管船发展概况 186

(2)铺管船的分类 186

3. 铺管船的尺度及设备 194

第二节 铺管船的铺管作业 196

4. 埋管操作 206

3. 托管架敷管 206

2. 管子的焊接和运送 206

1. 管子供应 206

第九章 特种驳船与潜水船 207

第一节 下水驳 207

1. 下水驳操作概况 207

2. 下水驳的尺度、线型、布置、稳性和压载的特点 208

(1)主尺度比 208

(2)布置情况 212

(3)线型特点 213

(4)稳性要求 214

(5)导管架与甲板固紧的形式 215

(6)压载问题 216

3. 下水驳实例介绍 216

第二节 货驳 217

1. 概况 217

2. 船型特点 217

第三节 潜水驳 218

1. 概述 218

2. 潜水驳设计的基本特点 219

第四节 深水作业船 221

1. 概况 221

2. 潜水船的装置和系统的配置 224

第五节 载人潜水器 225

1. 载人潜水器的分类 225

(1)核潜艇 225

(2)潜水工作艇 225

2. 有潜水舱的潜水器(闸式潜水器) 226

(6)潜游推进装置 226

(5)潜游转送器 226

(4)进出闸潜水器(或闸式潜水器) 226

(3)运送人员潜水器 226

3. 潜水器的结构 228

4. 潜水器的推进与操纵装置 230

5. 潜水器的主要系统 231

第六节 潜水钟 233

1. 概况 233

2. 潜水钟的结构 234

3. 供气方法 237

4. 压载系统和支架 238

第三篇 海洋环境和结构动力分析 242

第十章 海洋环境 242

第一节 海水与海水的物理化学性质 242

1. 海水的含盐量 242

2. 海水的温度分布 244

3. 海水中溶解的气体 245

第二节 海洋生物与海洋环境 245

1. 污损 246

2. 海洋生物的繁殖 247

2. 自然风及其观测和风级 249

第三节 风与风级 252

1. 风的分类 252

3. 风剖面与阵风谱 254

第四节 波浪 255

1. 描述波浪的诸参数 255

(1)波浪的形状 255

(2)波浪周期 255

(3)波高 256

(4)波陡 257

(5)轨道速度和质量传递 257

(6)波能量 258

2. 波浪分类 258

(1)表面波 258

(2)风浪 259

(3)涌 259

(4)海啸 259

(8)内波 260

(7)潮汐 260

(9)碎波 260

(5)风暴潮 260

(6)静振(假潮) 260

3. 波浪的海底效应 261

(1)反射 261

(2)吸收 262

(3)折射 262

(4)绕射 262

(5)浅水效应 262

4. 波浪统计与P-M谱 263

(6)碎波界线 263

第五节 海流与潮流 266

1. 海流 266

2. 潮流 268

(1)潮位 268

(2)平均潮面 269

第六节 冰与流冰 270

1. 结冰 270

4. 冰的特性 271

3. 流冰 271

2. 固定冰与冰的堆积 271

第七节 地震与海啸 272

1. 地震的地理分布及有关的构造带 272

2. 地形、地基条件及其距断层不同距离烈度的影响 275

3. 海啸 278

第十一章 近海工程结构动力分析 282

第一节 阵风引起的结构振动 282

1. 风荷载 282

(1)振动微分方程 287

2. 风荷载引起近海工程结构的振动 287

(2)结构响应 288

第二节 波浪荷载及波浪引起的结构振动 289

1. 波浪的共振理论与不稳定性理论 289

2. 波浪水体质点速度与加速度 291

3. 波浪力计算的阻力系数与惯性系数 294

4. 不可压缩流中结构振动时附加质量 296

5. 结构分析的物理参量 296

(1)结构质量 296

(2)附加质量 296

(4)结构的整体刚度 298

(3)结构阻尼 298

6. 在波浪作用下近海工程结构的振动 300

7. 频率域直接分析 302

8. 振动微分方程的简化 303

第三节 海流及涡流引起的结构振动 304

1. 固定柱的绕流，斯特鲁哈(Strouhal)数 304

2. 顺流向振动与流向交叉的振动 307

3. 流引起柱列的振动 310

4. 定常流中的自激振动 312

5. 涡旋释放 313

6. 结构在海流或涡流作用下的响应 314

第四节 冰荷载、冰与结构机械碰撞引起的振动 315

1. 冲压力持性 316

2. 冰对构件的挤压力，结构形状系数 316

3. 构件受力变形时压力计算 318

4. 冰块(层)对柱或桩的拔力 320

5. 冰压力作用点及作用方向 320

6. 结构在流冰冲击荷载作用下的响应* 322

(1)单位脉冲引起的响应 322

(2)正弦脉冲引起的结构响应 324

第五节 地震荷载及地面运动引起的结构振动 328

1. 地压力系数kH 328

2. 动力系数β 329

3. 水动力修正 331

4. 地震的谱分析、振型参与系数η 332

第六节 随机性荷载引起结构的振动疲劳损伤 333

1. 实例 333

2. 积累疲劳破坏 333

3. 复杂的准随机性振动的疲劳破坏 338

4. 设计时对疲劳破坏的考虑 339

第七节 设计动荷载及其组合问题 340

1. 设计时应计入的动荷载 340

(1)风荷载 340

(2)流体荷载 340

(3)波浪力 340

(4)地震荷载 341

(5)冰荷载及冲击力 341

(6)其他动荷载 341

2. 荷载的组合问题 341

参考文献 344