Введение к работе
Акщальность_прдблещ. В мировой практике морской нефте- и газодобычи при значительных глубинах воды наиболее шрокое применение получили металлические опоры решетчатого типа в виде пространственных конструкций, образованных из круглоцилиндрических элементов относительно малого диаметра (по сравнению о длиной набегающей волны).
Глубоководные опоры подвержены различным воздействиям, имеющим физико-химическую, биологическую и механическую природу. Анализ литературных источников, нормативных документов п известных случаев аварий показал, что такие эксплуатационные характеристики как прочность, податливость, надежность, долговечность и металлоемкость определяются реакциями сооружений на воздействие волн, їіаг/.гггки от которых доминируют в но замерзающих морях.
Существующими нормативными документами не регламентирован ряд существенных моментов определения волновых нагрузок на тонкие обтекаемые элементы морских опор решетчатого типа. К этим моментам прежде всего следует отнести расчет волновых нагрузок на произвольно ориентированные в пространстве элементы, а также расчет поперечных (лифтовых) сил. Действующие нормативные документы по расчету волновых сил на произвольно ориентированные элементы носят весьма произвольный и неконкретный характер, а по расчету поперечных волновых сил рекомендации в отечественных нормативных документах полностью отсутствуют. Данные зарубежных литературных источников по определению поперечных волновых сил на относительно гонкие элементы опор решетчатого типа нооят порой противоречивый характер.
Кель_ваботы, Целью работы является разработка рекомендаций по определению волновых нагрузок на произвольно ориентированные в пространстве элементы опор решетчатого типа и составление рекомендаций по определению поперечних сил, действующие на последние.
В соответствии с поставленной целью в задачи исследований входило:
уточнение гидродинамических коэффициентов по результатам экспериментальных исследований;
исследование влияния шероховатости цилиндров за счет обрастания морскими организмами на величину волновых нагрузок;
исследование волновых нагрузок на горизонтальные и наклонные элементы опор решетчатого типа, находящихся в условиях попеременного смачивания волной и испытывающих нагрузки ударного типа при волновом "йлемшнге";
исследование поперечных (лифтовых) сил, действующих на относительно тонкие цилиндрические элементы опор решетчатого типа при волновом воздействии;
осуществить корректировку расчетных зависимостей на оо-нове полученных экспериментальных результатов;
провести оценку достоверности полученной информации и разработанных методов расчета волновых нагрузок на произвольно ориентированные элементы опор решетчатого типа, определению поперечных лифтовых сил на эти элементы и влиянию морского обрастания на величину волновых нагрузок.
Поставленные задачи решались экспериментальными методами с использованием масштабных моделей и аппаратуры, фиксирующей местные, удельные и суммарные волновые нагрузки.
Научная новизна. В диссертации экспериментально обосновывается и уточняется методика расчета волновых нагрузок на отно-
сигельно тонкие цилиндрические элементы, произвольно ориентированные в пространстве. Установлено, что нагрузки на наклонный цилиндр при его ориентации навстречу набегающей волне увеличиваются по сравнению с волновыми нагрузками на вертикальный цилиндр в зоне попеременного смачивания. На отметках ниже впадины волны нагрузки на цилиндр при его вертикальной или наклонной ориентации примерно равны. Увеличение волновых нагрузок на цилиндр, наклоненный навстречу набегающей волне, по сравнению о нагрузками на вертикальный цилиндр обусловлено возникновением язления "слеммякга", при котором нагрузки па цилиндр з зоне попеременного смачивания цилиндра волной носят динамический характер. В действующих в настоящее время нормативных документах это увеличение нагрузок пока не регламентируется, что обусловливает необходимость разработки соответствующих рекомендаций.
При действии волн на относительно тонкие цилиндры происходит несимметричный отрыв вихрей, в результате чего генерируются поперечные силы, имеющие случайный характер. Эти силы могут достигать значений, равных (0,6-1,4) от величины продольной силы.
При обрастании цилиндров морскими организмами нагрузки на цилиндры относительно малого поперечного размера возрастают, однако этот факт также не отракается в существующих нормативных документах.
П^актическая_значимо5ТЬ_рабдгы. В работе разработаны методы расчета продольных и поперечных волновых нагрузок на вертикальные, горизонтальные и произвольно ориентированные цилиндры относительно малого диаметра, базирующиеся на соответствующих методах расчета в нормативных документах, что позволяет учесть ряд важных факторов, ранее не учитываемых, но существенно влияю-щих на работу сооружения, его прочность, надежноогь и долговеч-
- 4 -ность.
Внеление_результатов_работы. Результаты работы и разработанные методы расчета используются институтами АО ЦНШС при составлении рекомендаций по расчету волновых воздействий на цилиндрические элементы опор решетчатого типа и ЦНИИ Проектсталь-конструкция при проектировании опор подобного типа.
Струнту_2а_и_объм_2еботы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста, иллюстрирована 51 рисунками и 9 таблицами. Список литературы состоит из 136 наименований, из них 103 иностранных авторов.
