海洋平台设计原理(第一讲)

甘进博士/讲师交通学院海洋工程系2015年09月30日《海洋平台设计原理》课程海洋平台设计原理PrinciplesofOffshorePlatformDesign2自我介绍甘进，[e-mail]，15072366677，42708508武汉理工大学海洋工程结构专业博士武汉理工大学交通学院海洋工程系讲师中交船舶与桥梁工程质量监督检验测试中心检测员/内审员教学相长，亦师亦友！3自我介绍主要研究方向：•海洋平台结构设计关键技术研究•海上沉船（物）打捞关键力学问题研究•海洋工程结构模型试验与测试技术研究•海上风电工程施工安装关键技术研究•海洋工程结构极限承载能力研究主授课程：本科生课程《海洋平台设计原理》本科生课程《救助与打捞》硕士生课程《海洋工程结构》4教材(参考资料)陈建民,《海洋石油平台设计》,石油工业出版社孙丽萍,《海洋工程概论》,哈尔滨工程大学出版社姜萌,《近海工程结构物—导管架平台》,大连理工大学出版社孙东昌,《海洋自升式移动平台设计与研究》,上海交通大学出版社张大刚,《深海浮式结构设计基础》,哈尔滨工程大学出版社各国海洋平台相关规范(ABS、DNV、CCS等)各类科研参考文献，中国海洋工程网微信公众号&微信朋友圈5教材(参考资料)6教学内容（32学时）海洋工程发展及平台类型海洋平台设计的关键技术海洋环境及平台设计载荷海洋油气开发方式和生产系统导管架平台设计原理自升式平台设计原理浮式海洋平台设计原理海洋平台设计和计算软件专题海洋平台设计应用专题7教学目标了解海洋平台的应用领域和发展趋势掌握涉及海洋平台的基本知识和基本概念较全面了解海洋平台设计的基本原则、方法和规范掌握海洋平台的设计原理和分析方法具有进一步从事海洋平台设计、分析的基本技能好就业，好工作，好深造！8考核方式创新设计大作业：根据所掌握的船舶与海洋工程专业知识，结合海洋平台的发展趋势，给出自己对未来海洋平台的设想，采用文字论述及方案图等形式进行描述。第15周前提交电子版！（30%）期末考试：课堂讲述内容，课后思考题，开放性试题（70%）学习第一，考试第二！9希望能和大家度过充实、愉快的十六周时光!O(∩_∩)O10《海洋平台设计》课程第一讲海洋工程发展及平台类型海洋工程发展及平台类型海洋意识的发展海洋意识：人类对海洋战略价值和作用的反映和认识公元前3000年后-形成初期控制海洋意识；封建时代早中期-强国开始形成控制部分海域航行、捕鱼的思想；15世纪-海洋强国进一步割据海洋；二战后-联合国制定《联合国海洋公约》，形成了海洋国土与“公土”意识、海洋可持续利用意识、海洋强国意识等；20世纪中期-形成了海洋富国思想；21世纪-全面开发利用海洋的新时代。海洋工程发展2011-2020年中国海洋工程装备制造业中长期发展规划中将自升式海洋平台、新型海洋工程装备、前瞻性海洋工程装备、关键共性技术等列为未来战略发展重点！海洋工程发展及平台类型实施海洋开发的战略意义无论是推进经济发展还是维护国家安全，我国在海洋空间都拥有巨大的战略利益。海洋工程发展海洋蕴藏着丰富的资源：（1）海洋化学资源：工业用冷却水源、食盐等各种盐类、淡水、溴Br等；（2）海洋生物资源：鱼、虾、贝、藻等。海洋工程发展及平台类型实施海洋开发的战略意义预估海洋黄金可达550万吨，银5500万吨，钡27亿吨，铀40亿吨，锌70亿吨，等等海洋工程发展单位（亿吨）锰镍铜钴海洋储量40001648858陆地储备211.140.04海洋工程发展及平台类型实施海洋开发的战略意义海洋工程发展（3）大陆架：石油、天然气、煤、硫、磷；滨海砂矿：富含砂、贝壳等建筑材料，金属矿产；海盆：深海锰结核。海洋工程发展及平台类型（4）海洋能源：潮汐发电、波浪发电、海洋风电。海洋工程发展实施海洋开发的战略意义海洋工程发展及平台类型海洋工程发展（5）空间资源：交通运输：海港码头、海底隧道、海上桥梁、海底管道、海上机场；生产空间：海上电站、工业人工岛、海上石油城、海洋牧场；通讯电力输送空间：海底电缆、海底光缆；储藏空间：海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场；文化娱乐设施空间：海洋公园、海滨浴场、海上运动区。实施海洋开发的战略意义海洋工程发展及平台类型海洋工程发展实施海洋开发的战略意义我国拥有丰富的海洋资源：我国不仅有960万平方公里的陆地国土，还有着18000公里的大陆岸线、14000公里的岛屿岸线，6500多个500平方米以上的岛屿和300万平方公里的管辖海域。丰富不等于拥有！海洋工程发展及平台类型海洋工程发展实施海洋开发的战略意义沿海地区成为我国经济发展的黄金地带：我国沿海地区面积占国土总面积15%，承载着40%以上的人口，创造着60%以上的国内生产总值。靠海，更靠技术和实力！海洋工程发展及平台类型海洋工程发展实施海洋开发的战略意义海洋安全是国家安全的重要组成部分，而且是主要安全威胁。台独势力分裂国家和台海战争威胁；钓鱼岛和南沙/西沙群岛主权争端引发政治军事冲突威胁；海洋边界争端引发政治和军事冲突威胁；海洋资源争端引发军事和政治冲突威胁；海洋工程发展及平台类型海洋工程发展实施海洋开发的战略意义海洋安全是国家安全的重要组成部分，而且是主要安全威胁。霸权国家遏制中国复兴进行海上干涉威胁；海上强邻的长期威胁；海上通道安全威胁；海洋自然灾害威胁；海洋生态安全威胁。海洋工程发展及平台类型海洋工程发展实施海洋开发的战略意义顺应时代进步潮流的科学决策实现祖国和平统一的客观需要维护国家海洋权益的重要措施解放发展社会生产力重要举措海洋经济快速发展的根本保证社会经济可持续发展必由之路全面建设小康社会的客观要求维护海洋国土安全的基本保障海洋工程发展及平台类型海洋工程的研究内容广义的海洋工程是应用海洋基础科学和有关的技术学科开发、利用海洋的一门新兴的综合性技术学科。它主要的研究内容可分为海洋资源开发技术和为海洋资源开发服务的建筑物及设备建造技术两大块；狭义的海洋工程就是为海洋开发建造的结构物的总称。按海洋开发的海域深浅将海洋工程分为海岸工程、近海工程和深海工程。海洋工程发展及平台类型海洋工程的研究内容海洋资源开发技术深海矿产勘探、开采、运输技术海底石油和天然气钻探、开采、储运技术海洋动力能源开发技术海水淡化技术海洋动物和植物资源养殖技术远洋捕捞技术海底地形地貌勘探研究技术海洋环境保护技术海洋工程发展及平台类型海洋工程的研究内容为海洋资源开发服务的建筑物及设备建造技术海洋工程建造技术，包括港口、海洋平台、海岸工程建造技术海洋运载器工程技术，包括各种船舶、半潜式平台、潜水器、水下工作站、采油装置、军用设施技术海上平台防腐技术研究等海洋工程发展及平台类型海洋工程的研究内容海岸工程海岸防护工程海岸环境工程围海工程河口整治工程海上疏浚工程环境保护设施工程海岸带调查研究方面工程等。海洋工程发展及平台类型海洋工程的研究内容近海工程在近海较浅水域的海上平台、人工岛等建设工程；在近海较深水域的半潜式平台、钻井船、石油和天然气勘探开采平台、浮式飞机场、牵索塔式平台、张力腿式平台等建设工程。深海工程（无人）深海潜水器；如水下深潜机器人、蛟龙号遥控的海底采矿设施等建设工程。海洋工程发展及平台类型海洋工程装备工程实施方案1工程目标到2016年，我国海洋工程装备实现浅海装备自主化、系列化和品牌化，深海装备自主设计和总包建造取得突破，专业化配套能力明显提升，基本形成健全的研发、设计、制造和标准体系，创新能力显著增强，国际竞争力进一步提升；到2020年，全面掌握主力海洋工程装备的研发设计和制造技术，具备新型海洋工程装备的设计与建造能力，形成较为完整的科研开发、总装建造、设备供应和技术服务的产业体系，海洋工程装备产业的国际竞争能力明显提升。海洋工程发展及平台类型海洋工程装备工程实施方案1主要任务加快主力装备系列化研发，形成自主知识产权加强新型海洋工程装备开发，提升设计建造能力加强关键配套系统和设备技术研发及产业化，提升配套水平加强海洋工程装备示范应用，实现产业链协同发展加强创新能力建设，支撑产业持续快速发展海洋工程发展及平台类型定义海洋工程（OceanEngineering）：沿岸结构物（CoastalStructures）-防波堤、海底隧道等；离岸结构物（OffshoreStructures）-各类型海洋平台。近海工程（离岸工程）就是在近海水域（主要在大陆架）进行海洋开发所建造的各种设施和装置是总称。近海工程结构物就是为近海开发所研制建造的结构物，即为在海上进行钻井、采油、集运、施工等活动提供生产和生活设施的建筑物总称。近海工程结构物按其结构特点和工作状态可分为固定式平台、活动式平台、半固定式平台和特殊简易平台四类，同时还包括近海工程结构物附属设施——系泊装置、海底管线等。海洋平台类型海洋工程发展及平台类型海洋平台的分类（功能）海洋平台类型钻井平台生产平台生活平台储油平台施工平台海洋平台海洋工程发展及平台类型海洋平台的分类（运动方式）海洋平台类型海洋平台固定式群柱式桩基式腿柱式桩基式重力式半固定式牵索塔式张力腿式活动式浮式着底式船式半潜式坐底式自升式独立腿式沉垫式海洋工程发展及平台类型固定式平台(FixedPlatform)重力式平台（GravityPlatform）：混凝土重力式平台钢质重力式平台平台由沉垫、立柱、甲板三部分组成沉垫有多种形式：圆形、六角形、正方形立柱有：三腿、四腿、独腿等几种海洋平台类型海洋工程发展及平台类型固定式平台(FixedPlatform)导管架平台（JacketPlatform）：桩基式平台组成：导管架、导管帽、模块海洋平台类型海洋工程发展及平台类型活动式平台(MobilePlatform)平台主体结构漂浮于海面上，同时平台可以从一个位置移到另一个位置的海上结构物。着底式平台（坐底式平台、自升式平台）漂浮式平台（半潜式平台、钻井船）。海洋平台类型海洋工程发展及平台类型活动式平台(MobilePlatform)坐底式平台（Bottom-supportedPlatform）：沉浮式平台，作业水深浅组成：工作甲板、沉垫的浮箱、支撑立柱或桁架作业时，往浮箱内注水使之座落海底作业后，把箱内水抽出，平台依靠自身的浮力升起海洋平台类型海洋工程发展及平台类型活动式平台(MobilePlatform)自升式平台（Jack-upPlatform）：适应水深范围较大组成：平台船体、桩腿、桩靴或沉垫、升降装置作业时，放下桩腿并插入海底一定深度，从而将船底托出水面，成为工作甲板作业后，降下船体，拔起桩腿，即可拖航（自航）至新地点海洋平台类型海洋工程发展及平台类型活动式平台(MobilePlatform)半潜式平台（Semi-submersiblePlatform）：坐底式平台演变而来组成：上部结构、下潜体、立柱及斜撑海洋平台类型优点：波浪影响小，稳定性好，工作水深大，移动灵活；缺点：投资大，维持费用高。海洋工程发展及平台类型活动式平台(MobilePlatform)钻井船（DrillingShip）：井架一般设在船中部，以减小摇荡对钻井影响；适用于波高小、风速低的海区；工作水深超过200m时，应采用自动化动力定位方法；可在600m水深的海底上进行探查，掌握海底油、气层的位置、特性、规模、贮量，提供生产能力等。海洋平台类型海洋工程发展及平台类型活动式平台(MobilePlatform)浮式生产储油卸油船（FPSO）：浮式生产储油卸油船，又称为浮式生产储油装置，简称FPSO（FloatingProductionStorageandOffloadingsystem）,是集生产、储油、外输、生活、发电、控制等功能于一体的浮式生产装置。海洋平台类型