دانلود رایگان ترجمه مقاله مطالعه مقایسه ای در عملیات راه اندازی جکت – الزویر 2016

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

چکیده :
راه اندازی یک عملیات اولیه ضروری برای jacket های بزرگ در آب های عمیق است. نیروها و واکنش های حرکتی نقاط کلیدی در طی یک عملیات راه اندازی، اندازه گیری شده که می توانند به عنوان یک معیار برای نتایج آزمایشگاهی وعددی باشند و از این رو اعتماد بیشتری به عملیات زیر ایجاد کنند. این مقاله یک مطالعه جامع را ارائه می دهد که در آن اندازه گیری های میدانی، نتایج عددی و تجربی به منظور بررسی روند پویایی راه اندازی یک jacket بزرگ مقایسه می شود. تفاوت بین داده های اندازه گیری میدانی و نتایج تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. تجزیه و تحلیل حساسیت شامل موقعیت و barge trim و ضریب اصطکاک در امتداد مسیرهای skid-way با استفاده از مدل عددی کالیبره شده انجام می شود. تلاش ها باعث روشن شدن اثر ضریب drag در مدل های شبیه سازی- froude از طریق شبیه سازی مدل های آزمایشگاهی مقیاس داده شده و شبیه سازی های عددی خاص شده است.
معرفی:
راه اندازی یکی از وظایف مهم در هنگام نصب فرا ساحلی یک jacket است و شامل خطرات قابل توجه و چالش های فنی، به خصوص برای jacket های بزرگ است. همانطور که jacket در طولskid-way می لغزد، trim و آبخور bargee راه انداز (bargee launching) تغییر می کند و در نتیجه، پاسخ حرکتی barge را تحت تاثیر قرار می دهد. هنگامی که jacket شروع به مایل شدن در ابتدای بازوی شیب دار ((rocker arm می کند، که خطرناک ترین مرحله عملیات است، بار rocker arms به حداکثر مقدار خود می رسد.
پس از جدا شدن از barge، jacket بطور نوسانی در آب فرو میرود تا برای رسیدن به حداکثر عمق که می تواند فرو برود، تا جایی که ممکن است بسیار نزدیک به کف دریا باشد. بنابراین، مهم است که ایمنی نیروها و واکنش های حرکتی چنین سیستم راه اندازی را پیش بینی کنید.
برای پیش بینی درست پاسخ های کلیدی حرکت، مطالعات متعددی از عملیات راه اندازی jacket انجام شده است.
Honarvar و همکاران (2008) یک مدل آزمایشی و یک شبیه سازی عددی عملیات راه اندازی jacket را مقایسه کرد. تفاوت بین نتایج آزمایشگاهی و عددی شناسایی شد و ارتباط بین عدد رینولدز (Re) و ضریب drag هیدرودینامیک (CD) مورد بحث قرار گرفت. با توجه به بارهای سازه ای و پاسخ های حرکتی، تست مدل ها و شبیه سازی های عددی نیز برای عملیات راه اندازی انجام شد. جو و همکاران (2001) اثرات پارامترهای مختلف (ابعاد barge و jacket و شرایط اولیه barge) را بر روی عملیات راه اندازی بر اساس نرم افزار تجزیه و تحلیلی SACS ارائه کرد. نتايج نشان داد که بار متوسط و تأثير نیروها بر روي jacket ميتواند با افزايش زاويه trim (موقعیت، تراز) و آبخور کاهش يابد، در حالي که زاويه trim و آبخور تاثیر مرزی(کم) بر روی عمق نفوذ (فرورفتن در آب)jacket داشت. Xiong و همکاران (2013) عملیات راه اندازی نوعی jacket را با مقایسه تست مدل ها و شبیه سازی های عددی مورد بررسی قرار دادند. این نویسندگان توافق خوبی بین دامنه حرکتی pitch و بار سازه ای با استفاده از دو روش مختلف گزارش دادند. تأخیر زمانی نیز در مدل آزمایشی با توجه به مقیاس و اندازه تاثیرات مشاهده شد.
برای به دست آوردن درک بهتر از راه اندازی jacket، تلاش برای ایجاد تکنیک های قابل اعتماد برای اندازه گیری های میدانی انجام شده است. بر اساس اندازه گیری های میدانی راه اندازی jacket Liwan 3-1، یک سری از تحلیل های راه اندازی jacket انجام شد.
او و همکاران (2013) یک مطالعه تطبیقی بر اساس تجزیه و تحلیل عددی و اندازه گیری میدانی انجام دادند که نشان می دهد که اثر ضریب اصطکاک جنبشی (Cf)در امتداد مسیرهای skid-wayتوجه است.
ژانگ و همکاران (2013) آزمایشی برای بررسی مسیرهای راه اندازی (launching trajectory) انجام داد و بیشتر نتایج تجربی را با اندازه گیری میدانی مقایسه کرد. این مطالعه نشان داد که Cf در امتداد skid-way باید تا 0.04 کاهش یابد تا اطمینان از تشابه آن با جنبشی داشته باشد.یک روش پردازش داده های اصلی از اندازه گیری میدانی توسط Chen و همکاران ارائه شده است (2013). در مطالعه خود، قانون کامپوزیت Simpson برای به دست آوردن مسیر حرکت jacket و bargeاستفاده شد. این حرکات مسیریابی از اندازه گیری میدانی راه اندازی jacket Liwan 3-1 بدست آمد و توسط Chen et al ارائه شد. (2014.(b.
اندازه گیری های میدانی سازه های فرا ساحلی و پاسخ های دینامیکی آنها در موقعیت دریای واقعی برای اعتبارسنجی به شبیه سازی های عددی و برای اعمال مشکلات طراحی مهندسی دریایی مطلوب است (Drazen et al)، (2012). با این حال، با توجه به چالش های فنی و اقتصادی مختلف، تاکید بیشتر بر روی نظارت بر سکوعملیاتی در مقایسه با اندازه گیری های میدانی از روش های نصب و راه اندازی دریایی، مانند راه اندازی jacket ،است.
این مقاله ارائه یک مطالعه مقایسه ای از اندازه گیری های میدانی، مدل های آزمایشی مقیاس داده شده و شبیه سازی های عددی بر اساس اندازه گیری های میدانی حاصل از راه اندازی jacket بزرگ 34-1 Panyu می باشد. بخش 2 به طور خلاصه سیستم راه اندازی jacket را از لحاظ مراحل راه اندازی، barge و jacket و شرایط راه اندازی اولیه jacket را توضیح می دهد. تنظیمات آزمایشی به طور خلاصه در بخش 3 ارائه شده است. شرایط محیطی در طی عملیات راه اندازی نیز در این بخش روشن شده است. برای اعتبار سنجی نتایج تجربی و درک بیشتر پویایی های(حرکت مکانیکی) راه اندازی، اندازه گیری های میدانی انجام شد و سری زمانی حرکات barge و jacket و بار بازوها(rocker arm) به عنوان بخشی از اندازه گیری میدانی اندازه گیری شد. بخش 4 تنظیم پیکربندی(شکل بندی) سیستم اندازه گیری میدانی را مورد بحث قرار می دهد. بسیار مهم است که اطمینان حاصل شود که اندازه گیری هایی که در طول عملیات راه اندازی jacket بدست می آید، به اندازه کافی قابل اطمینان و معتبر هستند به همین منظور تجهیزات مکانی و خطاهای اندازه گیری نیز در بخش 4 آمده است. بر اساس داده های اندازه گیری میدانی، شبیه سازی های عددی معتبر و کالیبره می شوند. بخش 5 به طور خلاصه به پیشینه نظری راه اندازی jacket تحت فرض وضعیت ثابت دریایی و حرکت دو بعدی می دهد. با استفاده از مدل عددي كاليبره شده، تحليل حساسيت به منظور تعيين تأثيرات زاويه تراز barge و آبخور، مرکز ثقل jacket(COG) و ضريب اصطكاك جنبشي در طول مسر skid-way ،انجام مي شود.

بخشی از مقاله انگلیسی:

Abstract

Launching is an essential initial operation for mega deep-water jackets. The forces and motion responses of key points were measured during such a launching operation, which can serve as a benchmark for the experimental and numerical results and hence can provide more confidence in following operations. This paper presents a comprehensive study in which field measurements, numerical and experimental results are compared to investigate the dynamic process of launching a mega jacket. The differences between the field measurement data and experimental results are investigated. The sensitivity analyses including the barge trim and draft and the friction coefficient along the skid-ways are performed using the calibrated numerical model. Attempts are made to clarify the effect of the drag coefficient in the Froudesimilarity models through a comparison of the scaled model tests and the specific numerical simulations.

1. Introduction

Launching is one of the critical tasks during offshore installation of a jacket and involves considerable risks and technical challenges, particularly for mega jackets. As the jacket slides along the skid-ways, the draft and trim of the launching barge keep changing, thereby affecting the motion response of the barge. Once the jacket begins to tip on the rocker arms, which is the most hazardous stage of the operation, the rocker arm loads reach their peak values. After separating from the barge, the jacket oscillates and dives to reach its maximum dive depth, where it could collide with the seabed. Therefore, it is important to reliably predict the forces and motion responses of such a launching system. To correctly predict the key motion responses, numerous studies of jacket launching operation have been conducted. Hambro (1982) proposed a method to compute the jacket motions by differentiating the constraints of the mechanical systems twice. A model test was selected to determine the accuracy of the numerical simulations. Liu et al. (1986) established threedimensional equations of motion for a jacket by combining quadratic differentiation of the restraints with momentum equations. Good agreement was achieved between the numerical and experimental results. Based on the Kilauea jacket launching, Sircar et al. (1990) described the method and results of the transportation, launching, self-upending and set-down stability analyses. Honarvar et al. (2008) compared a model test and a numerical simulation of jacket launching operation. The differences between the experimental and numerical results were identified, and the correlation between the Reynolds number (Re) and the hydrodynamic drag coefficient (CD) was discussed. When considering the structural loads and the motion responses, model tests and numerical simulations were also performed for the launching operation. Jo et al. (2001) presented the effects of various parameters (the dimensions of the barge and jacket and the initial condition of the barge) on the launching operation based on the analysis software SACS. The results showed that the mean load and impact load acting on the jacket could be reduced by increasing the draft and trim angle, whereas the trim angle and draft had a marginal effect on the dive depth of the jacket. Xiong et al. (2013) investigated a typical jacket launching process by comparing model tests and numerical simulations. These authors reported good agreement between the amplitudes of the pitch motion and structural load using two different methods. A time delay was also observed in the model test due to the scale effect. He et al. (2010) presented an optimization study and a parametric sensitivity study of 3-D time-domain launching and self-upending analyses through the commercial software MOSES. In the optimization study, the optimal initial conditions were determined for the jacket launching and upending. To obtain a better understanding of jacket launching, efforts have been made to develop reliable techniques for field measurements. Based on the field measurements of the Liwan 3-1 mega jacket launching, a series of the jacket launching analyses was conducted. He et al. (2013) performed a comparative study based on numerical analyses and field measurements, which indicated that the effect of the kinetic friction coefficient (Cf) along the skid-ways was significant. Zhang et al. (2013) conducted an experiment to investigate the launching trajectories and further compared the experimental results with field measurements. This study indicated that Cf along the skid-ways should be reduced to 0.04 to ensure kinematic similarity. A method of processing the original data from the field measurement was proposed by Chen et al. (2013). In their study, the composite Simpson’s rule was applied to obtain the trajectory motions of the jacket and barge. These trajectory motions were obtained from the field measurement of the Liwan 3-1 jacket launching and were presented by Chen et al. (2014b). Field measurements of offshore structures and their dynamic responses in real sea states are desirable for validating numerical simulations and for applying to marine engineering design problems (Drazen et al., 2012). However, due to various technical and economic challenges, more emphasis has been placed on the inoperation platform monitoring than on the field measurements of offshore installation procedures, such as jacket launching. This paper presents a comparative study of field measurements, scaled model tests and numerical simulations based on the field measurements obtained from the launching of the Panyu 34- 1 mega jacket. Section 2 briefly describes the jacket launching system in terms of the launching stages, the launching barge and the jacket and the initial launching condition. The experimental setups are briefly presented in Section 3. The environmental conditions during the launching operation are also clarified in this section. To validate the experimental results and to further understand the dynamics of the launching, the field measurements were performed and time series of the barge and jacket motions and the rocker arm loads were measured as part of the field measurements. Section 4 discusses the configuration of the field measurement system. It is extremely important to ensure that the measurements obtained during the jacket launching operation are sufficiently reliable and valid and thus the measurement equipment and measurement errors are also given in Section 4. Based on the field measurement data, the numerical simulations are validated and calibrated. Section 5 briefly gives the theoretical background of the jacket launching under the assumption of the stationary sea state and two-dimensional motion. By means of the calibrated numerical model, sensitivity analyses are performed to clarify the influences of the barge trim angle and draft, the jacket center of gravity (COG) and the kinetic friction coefficient along the skid-ways. The drag coefficients in the scaled models and prototype are discussed and the effects of CD in the Froude-similarity models are also investigated in Section 6. Conclusions are presented based on the results and discussions to guide safe launching operations, and for the future offshore installations.