KFUPM ePrints

Motion of a Floating Cable-driven Platform

l Motion of a Floating Cable-driven Platform. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
7Mb

Arabic Abstract

تم تطوير نموذج رياضي عام يستخدم لدراسة المحطات البحريه العائمة(1), و يستند هذا النموذج على تأسيس مصفوفات الوزن، التخميد، والمرونه و التي تعتمد قيمها على موقع المحطة. لقد تمَّ دراسة نوعين من المحطات البحرية العائمة، وهي: المحطة الإسطوانية العائمة المتحركة، ومحطة السبار المتحركة(2)، ويركز هذا البحث في دراسة هذين النوعين من المحطات باستخدام حبال متغيرة الاطوال والتي يتم التحكم بها بواسطة المحركات المثبته على الجزء الطافي من المحطات. بعد ذلك، تم اجراء دراسة تجريبية في حوض صغير لدراسة نموذج مصغر للمحطة الاسطوانية العائمه دون وجود قوى خارجية تؤثر على المحطة، وتهدف هذه الدراسة إلى التحقق من فعالية النوذج الرياضي المطور. حيث يتم دراسة حركة المحطات بوجود القوى الخارجية مثل الرياح والأمواج البحرية. والمحطات العائمة عبارة عن شكل اسطواني باستطاعته التحرك بِحُرِّيَّة في ستة اتجاهات مختلفه. الهدف الاساسي من هذه الدراسة هو تحديد الظروف التي تحافظ على أن تكون الحبال مشدودة عندما تتعرض الى القوى الخارجية. وبالتالي، تم إجراء مراحل مختلفة من التحليل على المحطات البحرية العائمة، منها: حساب المساحة الفعَّالة والتي تعرف بالمساحة التي يمكن للمنصات أن تتحرك بداخلها دون فقدان خاصية شد الحبال، كما تم دراسة استقرار المحطات داخل المساحة الفعّالة، وتحليل مقدار الشد المسبق الذي يجب تزويده للحبال داخل المساحة الفعَّالة من أجل المحافظة على استقرار المحطات وتوازنها عند تعرضها للقوى الخارجية، ومن وجهة أخرى تم دراسة تاثير زيادة أو نقصان القوى الداخلية للحبال الناتجة عن تغير الشد المسبق، أو الناتجة عن تغيير الخصائص الداخلية للمادة الأساسية التي تُصنَع منها الحبال. بالإضافة إلى دراسة ثأثير قطع الحبال على فعالية المحطات و توازنها بوجود تأثير القوى الخارجية، كما شمل هذا البحث دراسة تأثُر المساحة الفعَّالة للمحطات بتغيير نقاط اتصال الحبال بالجزء الطافي من المحطات وقعر البحار. (1) – المحطات البحريه العائمة: محطات تستخدم في استكشاف واستخراج البترول. (2) – السبار: نوع من المحطات البحرية العائمة التي تستخدم في استخراج البترول وتعتمد في استقرارها على الحبال.

English Abstract

In this study, an efficient universal mathematical model is developed to study the dynamics of floating cable driven/moored platforms (FCDPs). The model is based on establishing the mass, stiffness, and damping matrices of the FCDP as functions of the platform position. The current research embraces the kinematic and dynamic analysis of two types of FCDPs in marine environments. These are: a floating movable cylindrical platform (FMCP), and a movable spar platform (MSP). In both of these platforms, variable length mooring cables are controlled by reel/motor devices mounted on the floating structure of the platforms. An experimental study is conducted in a small basin to study the floating cylindrical platform in a static fluid environment to verify the developed mathematical model of the FCDPs. For the sake of generality, the floating structure has a cylindrical geometry with six degrees-of-freedom and it is connected to the seabed by a mooring system. The floating platforms are subjected sea wave forces, in addition to the buoyancy force. The main purpose of the analysis is to identify conditions that keep the mooring cables taut when the FCDP is exposed to environmental loads. Thus, an effective area is defined as the set of all locations in which the floating structure can be at without losing the mooring cable tensions. Degree of rigidity of the FCDPs is checked within their effective area. Measures such as the minimum natural frequency, minimum mooring cables’ tensions, and minimum submerged depth are used to assess FCDP mobility and degree of rigidity. RMS values of tensions in the mooring cables, as well as of displacement, velocities, and accelerations of the floating structure of FCDP are obtained for various cases of mooring system strengths and mooring system pre-tensions. The dynamic response of the FCDP with one or two mooring cables failure is investigated. Finally, the influence of the mooring system configuration on the effective area of MSP is studied.



Item Type:Thesis (PhD)
Subjects:Engineering
Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Committee Advisor:Hawwa , Muhammad
Committee Members:Elshafei, Moustafa and Al-Nassar, Yagoub and Sunar, Mehmet and Masoud , Ahmad
ID Code:140074
Deposited By:Mamon Horoub (g200903710)
Deposited On:16 Oct 2016 15:45
Last Modified:16 Oct 2016 15:45

Repository Staff Only: item control page