تحلیل خطی هیدرودینامیکی سکوی ستونی خرپایی در امواج تصادفی

با اکتشاف اکثر حوزه‏های نفتی در خشکی‏ها امروزه کمتر شاهد کشف مخازن جدید نفت و گاز در این مناطق هستیم. از طرف دیگر رشد جمعیت و همزمان باآن رشد اقتصادی جهان در دهه‏های اخیر و در نتیجه افزایش تقاضا برای نفت، قیمت این ماده را افزایش داده است بطوریکه استخراج نفت در اعماق دریا روز‏به‏روز اقتصادی‏تر می‏شود. کشورهای پیشرو در این زمینه برای کشف مخازن جدید بطور مداوم به سمت آب‏های عمیق‏تر پیش می‏روند. از جمله سکوهای مناسب برای آب‏های عمیق می‏توان به سکوهای fpso، tlp و spar اشاره کرد. وقتی عمق آب از یک حد افزایش می‏یابد سکوی ستونی یا spar بدلیل سادگی هندسه و ساخت آن یکی از مقرون به صرفه‏ترین انتخاب‏هاست. از انواع سکوهای ستونی دو نوع از رایج‏ترین طرح‏ها سکوی ستونی کلاسیک (classic spar) و سکوی ستونی خرپایی (truss spar) هستند. محاسبات و اندازه‏گیری‏ها نشان داده است سکوی ستونی خرپایی نسبت به سکوی ستونی کلاسیک با ابعاد مشابه از خصوصیات دینامیکی بهتری برخوردار است. از میان موج، باد و جریان، امواج مهمترین عامل در ایجاد نیروهای خارجی وارد بر سکوهای ستونی می‏باشند. هدف از این تحقیق، تخمین نیروهای وارد از طرف امواج به یک سکوی ستونی خرپایی مشخص و تعیین پاسخ دینامیکی آن به امواج تصادفی دریا است. برای تعیین اینکه یک طرح مطلوب است یا نه انجام این تحلیل ضروری است. تحلیل دینامیکی برای یک سکوی ستونی خرپایی مشخص انجام شده است و نتایج آن با نتایج موجود در دبیره فنی مقایسه گردیده است. در این تحقیق ضرایب جرم اضافی سکو توسط روش مولفه عمودی شتاب و ضرایب میرایی توسط روش مولفه عمودی سرعت محاسبه شده است. همچنین در محاسبه ضرایب بازگرداننده فرض شده است که جابجایی سکو از موضع تعادل کوچک می‏باشد. ماتریس نیروها نیز از طریق تئوری تفرق و معادله نیمه‏تجربی موریسون محاسبه شده است و معادله دیفرانسیل غیرخطی حرکت از طریق خطی‏سازی حل گردیده است. سپس پاسخ‏های سکو در مدهای مختلف حرکتی محاسبه و با نتایج دیگر محققان مقایسه شده است. در این تحقیق مشخص گردید که حرکت heave سکو مستقل از حرکت‏هایsurge و pitch می‏باشد و حرکت‏های surge وpitch به یکدیگر وابسته هستند. پاسخ heave سکو با ورق صلب بزرگ بدست آمده در این تحقیق نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارای اختلاف زیادی است ولی پاسخ heave سکو با ورق صلب کوچک نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارای اختلاف کمی می‏باشد و از نتایج تئوری برخی محققان دقیق‏تر است. پاسخ surge سکو نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارای کمی اختلاف است ولی به نتایج دیگر محققان بسیار نزدیک می‏باشد همچنین پاسخ pitch سکو بدست آمده نسبت به نتایج آزمایشگاهی دارای کمی اختلاف است ولی از نتایج تئوری دیگر محققان به نتایج آزمایشگاهی نزدیک‏تر می‏باشد.