摘要
为实现高效、低成本、规模化开发海上风电场的需求，近年来出现了许多新型海上风机基础结构，其中三筒导管架基础深水海域适应性较强，可以在陆地上进行批量预制，大大节省了海上的作业时间，并且可通过与专用船舶或辅助措施的组合，实现海上一体化浮运安装，进一步降低运输和安装成本。由于三筒导管架结构本身具有一定的自浮稳性，在相应的辅助措施帮浮之下，可浮运至指定施工地点，但由于目前已应用的案例多为干拖浮运，因此针对三筒导管架基础和整机结构在湿拖浮运过程中的稳性及运动特性的研究较少，因此有必要对此展开深入的研究。 本文通过将模型试验与数值模拟相结合对三筒导管架基础的静稳性、浮运稳性特性以及三筒导管架整体浮运技术展开研究。具体研究内容及成果如下： （1）对三筒导管架基础开展了比尺为1：40的静稳性实验研究，分析了不同吃水深度下三筒导管架基础的固有周期变化规律以及不同吃水、偏心荷载下基础的倾斜角度变化规律，通过实验及理论分析得到：随着三筒导管架基础吃水深度的增加，其横摇和垂荡固有周期均逐渐增大，且在相同倾角下回复力臂不断增大。实浮体与气浮体之间的差异可以通过气浮折减系数来描述。 （2）通过开展模型试验对三筒导管架基础在不同吃水深度、拖缆点位置、波浪高度以及波浪周期下浮运的运动特性进行了研究，并运用数值模拟对三筒导管架基础在不同拖航速度以及波浪方向下的浮运特性进行了补充研究。研究结果表明：在不同吃水深度和拖缆点位置下数值模拟与模型试验所得结果吻合程度较好，当波浪高度较高、波浪周期接近固有周期时，模型试验与数值模拟存在一定的差距，在误差允许范围之内；拖航速度的增加会导致拖缆力增大，基础前倾，舱压变化幅度减小；选于合适的波浪角度，可以有效地降低三筒导管架基础的响应幅值，但是会出现多自由度的响应。 （3）给出一种整机浮运安装船，并在不同随机波因素、不同拖航方式以及拖缆绳断裂情况下对结构在浮运过程中产生的运动响应结果进行了统计和比较，研究结果表明：有义波高的增加，谱峰周期接近固有周期均会导致结构运动响应增大；底部筒吃水深度的改变以及拖缆点位置的改变对整机结构纵摇角、垂荡位移以及垂荡加速度影响较小；拖缆绳断裂后会导致纵摇角和垂荡位移变化幅度增大。
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