一種計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的方法技術

本發明專利技術公開了一種計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的方法，包括如下步驟：設計或測量如下參數：圓管支撐構件的直徑、設計風速、圓管支撐構件與風向的夾角、圓管支撐構件的長度、圓管支撐構件低端與海平面的距離、圓管支撐構件與海平面的夾角、圓管支撐構件上任一微段的長度。基于上述參數獲得圓管支撐構件上的風力載荷。本發明專利技術通過上述技術方案，提出了用于精確計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的公式，不僅提高了計算結果的精確程度，還提高了計算效率，為后續設計工作奠定了良好的基礎。

A method for calculating wind load of a round pipe support member in Ocean Engineering

The invention discloses a method for supporting component of wind load of circular pipe a calculation in ocean engineering, which comprises the following steps: design or measure the following parameters: tube diameter, support member design wind speed, round angle, pipe support member and the support member of the wind pipe length, pipe support member and sea level low distance, round angle, pipe support member and sea level pipe support member a micro segment length. Based on the above parameters, the wind load on the support member of the circular tube is obtained. The technological scheme for pipe support component wind load formula of the circular accurate calculation of ocean engineering is put forward, not only improves the accuracy of the calculation results, the calculation efficiency is improved, and laid a good foundation for further design work.

【技術實現步驟摘要】
一種計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的方法
本專利技術涉及海洋工程設計
，更具體地說，涉及一種計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的方法。
技術介紹
圓管支撐構件是海洋工程中經常使用的支撐構件型式，用于支撐直升機平臺、上部模塊等結構和設備。為了保證此類圓管支撐構件安全，必須對其結構強度進行嚴格的校核，所以需要對其遭受的各類載荷進行計算，其中風力載荷就是此類支撐構件所遭受的重要載荷之一。以往計算圓管支撐構件風力載荷都是采用高度系數修正風速，然后再用風速計算出風力，然而這樣做并不準確，因為高度系數都是經驗值而且并不連續，因此計算出來的風力載荷顯然存在較大誤差，并且高度系數必須根據圓管支撐構件每一段高度的變化多次反復選取，效率低下，嚴重影響后續的設計工作。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的方法。本專利技術研發了計算圓管支撐構件風力載荷的精確公式，提高了計算的精確度和計算效率，為后續結構強度分析打下良好基礎。為了達到上述目的，本專利技術提供一種計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的方法，包括如下步驟：S1、設計或測量如下參數D——圓管支撐構件的直徑；Vk——設計風速；α——圓管支撐構件與風向的夾角；L——圓管支撐構件的長度；H——圓管支撐構件低端與海平面的距離；β——圓管支撐構件與海平面的夾角；ds——圓管支撐構件上任一微段的長度；s——圓管支撐構件上任一微段ds與圓管支撐構件低端的距離，即積分表達式的積分變量；S2、基于如下公式獲得圓管支撐構件上的風力載荷：本專利技術通過上述技術方案，提出了用于精確計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的公式，不僅提高了計算結果的精確程度，還提高了計算效率，為后續設計工作奠定了良好的基礎。附圖說明圖1是海洋工程中圓管支撐構件及幾何參數示意圖。圖2是實施例的圓管支撐構件及幾何參數示意圖。具體實施方式本專利技術根據風速隨著距離海平面高度增加而增大的函數，通過積分方法推導出一種圓管支撐構件風力載荷的精確計算公式。將海洋工程中的圓管支撐構件的各項幾何參數代入本專利技術研發的計算公式即可精確、高效地求出圓管支撐構件所受到的風力載荷。式中各幾何參數如附圖1所示，具體定義如下：Fw——圓管支撐構件受到的風力載荷；D——圓管支撐構件的直徑；Vk——設計風速，根據美國船級社規范《MOBILEOFFSHOREDRILLINGUNITS2016》PART3《HULLCONSTRUCTIONANDEQUIPMENT》中的3-1-1-27節規定，Vk為距離海面15.3米處，1分鐘內的平均風速；α——圓管支撐構件與風向的夾角；L——圓管支撐構件的長度；H——圓管支撐構件低端與海平面的距離；β——圓管支撐構件與海平面的夾角；ds——圓管支撐構件上任一微段的長度；s——圓管支撐構件上任一微段ds與圓管支撐構件低端的距離，即積分表達式的積分變量。附圖中，標號B表示海面，標號C表示風向，標號1為圓管支撐構件。實施例1如附圖2所示，某型鉆井船艏部直升機甲板支撐結構中的某根圓管支撐構件的設計參數如下表所示：表1某根圓管支撐構件的現實設計參數直徑D(米)0.273長度L(米)10.32設計風速為Vk(米/秒)51.44低端距離海面H(米)24.9與風向夾角α(°)46與海平面夾角β(°)52將表1中的參數代入本專利研發的公式中，即可精確、高效地計算出該圓管支撐構件的風力載荷，并用于下一步的結構強度校核中。與本專利技術方法相對比，如果采用傳統的計算方法，則本實施例的風力載荷的計算方法如下：式中：Fw——風力載荷；Vk——設計風速，根據美國船級社規范《MOBILEOFFSHOREDRILLINGUNITS2016》PART3《HULLCONSTRUCTIONANDEQUIPMENT》中的3-1-1-27節規定，Vk為距離海面15.3米處，1分鐘內的平均風速；Ch——高度系數，根據美國船級社規范《MOBILEOFFSHOREDRILLINGUNITS2016》PART3《HULLCONSTRUCTIONANDEQUIPMENT》中的3-1-3節中的表格2選取，如下表所示：D——圓管支撐構件的直徑；L——圓管支撐構件的長度；α——圓管支撐構件與風向的夾角；表2高度系數表格海平面以上的高度,米Ch海平面以上的高度,米Ch0---15.31.00137.0---152.51.6015.3---30.51.10152.5---167.51.6330.5---46.01.20167.5---183.01.6746.0---61.01.30183.0---198.01.7061.0---76.01.37198.0---213.51.7276.0---91.51.43213.5---228.51.7591.5---106.51.48228.5---244.01.77106.5---122.01.52244.0---259.01.79122.0---137.01.56259.0以上1.80從高度系數表格中的海平面以上高度范圍和附圖2的幾何參數可知，本實施例所考察的圓管支撐構件應以A點為分界點，上下兩段分別對應不同的高度系數，下段的高度系數為1.1，上段的高度系數為1.2，因此采用傳統方法計算的風力載荷為：FW下＝0.3055×51.442×1.1×0.273×7.13×sin52o＝1363.92NFW上＝0.3055×51.442×1.2×0.273×3.19×sin52o＝665.70NFW＝FW上+FW下＝2029.62N如果圓管支撐構件很長的話，則需要劃分更多的段來對應不同的高度系數，很麻煩，效率低，并且高度系數都是經驗值且不連續，因此計算出來的風力載荷顯然存在較大誤差。而本專利技術則只需要一個計算公式就能完成整根圓管支撐構件的風力載荷計算，效率高。通過載荷測量試驗驗證，本實施例的圓管支撐構件風力載荷實為1854.79N，由此可見本專利技術的計算結果比傳統方法的計算結果更為精確。以上所述，僅為本專利技術較佳的具體實施方式，但本專利技術的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
的技術人員在本專利技術披露的技術范圍內，根據本專利技術的技術方案及其專利技術構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、設計或測量如下參數D——圓管支撐構件的直徑；V

【技術特征摘要】
1.一種計算海洋工程中圓管支撐構件風力載荷的方法，其特征在于，包括如下步驟：S1、設計或測量如下參數D——圓管支撐構件的直徑；Vk——設計風速；α——圓管支撐構件與風向的夾角；L——圓管支撐構件的長度；H——圓管支撐構件低端與海平面的距離；β——圓管支撐構件與海平面的夾角；ds——圓管支撐構件上任一微段的長度；s...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石強，劉小杰，王飛，傘立忠，趙杰，
申請(專利權)人：大連船舶重工集團有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧,21