浮式结构物摇荡运动响应预报方法技术

本发明专利技术公开了一种浮式结构物摇荡运动响应预报方法，具体包括以下步骤：步骤1，确定浮式结构物的设计工况和重量、重心、重量分布组合；步骤2，建立数值分析模型；步骤3，确定浮式结构物作业海域的浪向；步骤4，确定浮式结构物的摇荡运动响应传递函数；步骤5，确定作业海域的有义波高和波浪跨零周期；步骤6，计算浮式结构物的摇荡运动响应谱；步骤7，计算摇荡运动响应预报值；步骤8，建立响应预报数据库；步骤9，构建BP神经网络；步骤10，输入预报条件对浮式结构物摇荡运动进行预报；通过本发明专利技术对浮式结构物摇荡运动进行预报，预报过程耗时短，预报结果准确、可靠，且能对浮式结构物的摇荡运动进行即时预报。

Prediction method of swaying motion response of floating structure

The invention discloses a prediction method for swaying motion response of a floating structure, which specifically comprises the following steps: Step 1, determining the design condition and the combination of weight, center of gravity and weight distribution of the floating structure; step 2, establishing a numerical analysis model; step 3, determining the wave direction of the operating sea area of the floating structure; step 4, determining the swaying motion response transfer function of the floating structure; step Step 5: determine the significant wave height and the zero crossing period of the waves in the operation sea area; step 6: calculate the response spectrum of the swaying motion of the floating structure; step 7: calculate the response prediction value of the swaying motion; step 8: establish the response prediction database; step 9: build the BP neural network; step 10: input the prediction conditions to predict the swaying motion of the floating structure; use the invention to predict the swaying motion of the floating structure The prediction process of sway motion is time-consuming, accurate and reliable, and it can predict the sway motion of floating structure in real time.

【技术实现步骤摘要】
浮式结构物摇荡运动响应预报方法
本专利技术属于海洋工程
，特别是涉及一种浮式结构物摇荡运动响应预报方法。
技术介绍
海洋工程领域常用的典型浮式结构物的结构形式包括半潜式、船形和圆柱形，在风、波浪和海流等外界环境条件的作用下，浮式结构物会沿着海平面发生面内漂移运动，依靠浮式结构物上配置的系泊锚链或动力定位系统，浮式结构物能够漂浮于海面上的固定位置，使得浮式结构物在外界环境条件下仍然能够在固定地点进行勘探、钻井或油气开采等作业，但锚链或动力定位系统并不能控制浮式结构物在海平面面外的摇荡运动，如横摇、纵摇和升沉等运动，浮式结构物的摇荡运动会影响浮式结构物的勘探、钻井或油气开采等作业，当摇荡运动幅值过大时，甚至会破坏浮式结构物的正常作业和生存安全，因此在浮式结构物设计初期，需要对浮式结构物的摇荡运动进行预报，以判断浮式结构物的设计是否满足作业需求和生存安全。在浮式结构物设计初期，需要确定浮式结构物的外形尺寸进行总布置设计，在总布置设计时由于舱室设计更改、设备更换等原因需要对总体的设计方案进行修改，导致浮式结构物的重量、重心和重量分布均发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.浮式结构物摇荡运动响应预报方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/n步骤1，根据浮式结构物的初期设计方案和设计工况，确定浮式结构物在各设计工况下的重量、重心和重量分布组合；/n步骤2，使用分析软件SESAM、AQWA或HydroSTAR，根据浮式结构物的外形设计和各重量、重心、重量分布组合，分别创建浮式结构物的数值分析模型，所述数值分析模型为浮式结构物吃水线以下的湿表面模型，将数值分析模型划分为正方形网格或近似正方形网格；/n步骤3，根据浮式结构物的初期设计结构及作业海域情况，确定浮式结构物遭遇的浪向；/n步骤4，在频域内利用势流理论和格林函数求解浮式结构物周围流场的压力分布，进而求解浮式结...

【技术特征摘要】
1.浮式结构物摇荡运动响应预报方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，根据浮式结构物的初期设计方案和设计工况，确定浮式结构物在各设计工况下的重量、重心和重量分布组合；
步骤2，使用分析软件SESAM、AQWA或HydroSTAR，根据浮式结构物的外形设计和各重量、重心、重量分布组合，分别创建浮式结构物的数值分析模型，所述数值分析模型为浮式结构物吃水线以下的湿表面模型，将数值分析模型划分为正方形网格或近似正方形网格；
步骤3，根据浮式结构物的初期设计结构及作业海域情况，确定浮式结构物遭遇的浪向；
步骤4，在频域内利用势流理论和格林函数求解浮式结构物周围流场的压力分布，进而求解浮式结构物的运动方程，得到各设计工况在任意浪向下的浮式结构物的横摇、纵摇和升沉运动响应传递函数；
步骤5，确定浮式结构物作业海域的有义波高和波浪跨零周期的范围，根据有义波高和波浪跨零周期的范围确定浮式结构物设计的波浪环境参数；
步骤6，根据波浪环境确定浮式结构物作业海域的波浪谱，将浮式结构物作业海域的波浪谱作为响应传递函数的输入，计算得到浮式结构物的摇荡运动响应谱；
在浮式结构物作业海域波浪谱资料缺失时，选择与浮式结构物作业海域波浪环境相似的海域的波浪谱作为响应传递函数的输入，所述相似海域的波浪谱为P-M谱或JONSWAP谱；
步骤7，对摇荡运动响应谱进行统计分析，得到浮式结构物的摇荡运动响应预报值，摇荡运动响应预报值包括：横摇响应预报值、纵摇响应预报值和升沉响应预报值；
步骤8，对摇荡响应预报值进行归纳整理，构建得到浮式结构物的摇荡响应预报数据库；
步骤9，根据浮式结构物摇荡运动响应预报数据库，构造具有一层隐含层的BP神经网络，使用附加动量法和自适应学习速率对BP神经网络进行改进，建立浮式结构物的摇荡运动响应预报BP神经网络模型；
步骤10，将浮式结构物的实际工况和波浪环境输入BP神经网络模型，对浮式结构物的摇荡运动进行预报。


2.根据权利要求1所述的浮式结构物摇荡运动响应预报方法，其特征在于，所述浮式结构物的设计工况包括航行状态、作业状态和自存状态，使用坐标值(X,Y,Z)表示重心，用各项重心对坐标轴的重量惯性矩表示重量分布。


3.根据权利要求1所述的浮式结构物摇荡运动响应预报方法，其特征在于，所述步骤2中划分的正方形网格或近似正方形网格边长小于浮式结构物作业海域波浪波长的1/7。


4.根据权利要求1所述的浮式结构物摇荡运动响应预报方法，其特征在于，所述步骤3中当浮式结构物不对称时有24个浪向，分别为：0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°、195°、210°、225°、240°、255°、270°、285°、300°、315°、330°和345°；
当浮式结构物左右对称时有13个浪向，分别是：0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°、180°；
当浮式结构物左右、前后对称时有7个浪向，分别是：0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°。


5.根据权利要求1所述的浮式结构物摇荡运动响应预报方法，其特征在于，所述步骤4中浮式结构物的运动方程计算过程如下：
步骤41，根据浮式结构物...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙承猛，林海花，王瑶，周佳，王凯，赵云鹤，孙洪源，贾风光，宋磊，杨卓懿，于福临，高博，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：山东;37