1。2  超大型浮体的发展历史 2

1。3  超大型浮体的工程实例 3

1。3。1  海上浮式码头 4

1。3。2  浮式储油设施 4

1。4  水弹性响应理论基础 5

1。4。1 水弹性理论简介 5

1。4。2  水弹性分析方法 6

1。5  本文研究内容 7

第二章 基本理论 8

2。1  流体基本方程 8

2。2  边界条件及其线性化 9

2。3  速度势求解 13

2。4  本章小结 14

第三章 水弹性响应的频域分析 16

3。1  基本假设 16

3。2  模态函数 16

3。3  特征函数法求解速度势 17

3。3。1  入射势求解 18

3。3。2  绕射势求解 19

3。3。3  辐射势求解 21

3。4  运动方程 23

3。5  本章小结 25

第四章 浮体参数对水弹性响应的影响 26

4。1  程序验证 26

4。2  不同模块刚度对所受弯矩和位移的影响 29

4。3  不同吃水对所受弯矩和位移的影响 30

4。4  不同模块位置变形和受力随波长的变化 31

4。5  本章小结 34

第五章 波浪参数对水弹性响应的影响 36

5。1  不同水深情况下广义附加质量随波长变化情况 36

5。2  不同水深情况下辐射阻尼随波长变化情况 37

5。3  不同水深情况下波浪激励力随波长变化情况 39

5。4  不同波长和水深情况下水弹性响应变化情况 40

5。5  本章小结 42

结语 44

致谢 46

参考文献 47

第一章 绪论 

1。1   超大型浮体的研究背景 

人类进入现代社会以来，人口呈几何级数式增长，对能源需求日益增加。随着陆 上资源的逐步开发殆尽，人们越来越多地将目光投向蕴藏巨大资源的海洋，从很久以 前开始，人们就利用填海造地，排水围垦的方法开发近海资源，而随着近海资源的逐 渐消耗，人们开始将目光投向深水海域。深海距离大陆相对较远，环境相对恶劣，原 来的填海围垦的方法很难适应远海的要求，人们需要一个可以长期驻守，安全性可靠 性相对较高的平台来进行生产生活作业，而超大型浮式结构物（Very large floating structures，VLFS），就是近年来在各个世界海洋强国引起研究热潮的适用于恶劣海 况的浮式超大型结构物。超大型浮式结构物是指长宽有公里级，厚度为几米的浮式钢 结构物，通常用于离岸几十米的深水海域，可以是单体也可以是多个模块相互连接， 通过锚链系泊于作业海域，与防波堤等结构配合使用。超大型浮体可用于各种用途， 如机场，桥梁，仓储设施，应急基地和码头，既可以有效开发海洋资源，也可以最大 限度保护海洋环境。 超大型浮体有两种较为成熟的结构形式， 一种是半潜式 (Semi-Submersible type)超大型浮体，另一种是箱式(Pontoon type)型超大型浮体[1]。 箱式型超大型浮体相较于半潜式超大型浮体来说结构相对简单，维护更加便利，但是 由于其结构形式简单，水动力性能较差，需要与锚泊系统、通道、防波堤等配合使用， 且一般只能用于近海遮蔽海域，无法应用于环境相对恶劣的深水海域。而半潜式超大 型浮体虽然结构形式和后期的维修保养相对复杂，但是其具有良好水动力性能的立柱 与下浮体，能应用于环境恶劣的深水海域。对于箱式型超大型浮体，日本有较多的研 究，其中最具代表性的就是名为 Megafloat 的 VLFS 概念。近年来，日本不断更新 Megafloat 的设计理念，出现了具有自航能力以及带有浮式风力发电系统等诸多不同 型式的 Megafloat。对于半潜式超大型浮体，美国由于其维持全球霸权和实现海军全 球部署的需要，进行了大量极具前瞻性的研究，其中最具代表性的就是移动浮式海上