冰載荷作用下半潛式平臺動力定位能力分析

趙 亮，汪學鋒,2，李 欣,2，徐勝文,2*

(1.上海交通大學 海洋工程國家重點實驗室，上海 200240；2.高新船舶與深海開發裝備協同創新中心(船海協創中心)，上海 200240)

0 引 言

環北極地區蘊含著豐富的油氣資源。美國地質勘探局(USGS)[1]認為北極區域有123億t原油、47萬億m3天然氣和60億t天然氣液的可采儲量，其中超過八成位于海底[2]。隨著全球氣候變暖，北極冰川加速融化，極地海洋勘探、鉆采的作業可行性顯著提高。適用于北極海域勘采結構物的工程需求愈加強烈[3]。

極區作業的浮式結構通常有破冰船輔助，因此浮式結構大多處于碎冰場中。這意味著浮式結構的定位系統除了抵抗風浪流之外還須承受浮冰的動態載荷，否則結構可能脫離其位置，這對浮式結構的安全與運行有著重要影響[4-5]。為保障結構物自身的安全性能，在極地冰區作業的浮式結構常裝備動力定位系統。動力定位能力分析可直觀反映結構物在各艏向角抗外力的能力，對冰區作業的結構物進行冰載荷的動力定位能力分析有積極意義。

結構物在碎冰區的冰載荷主要與海冰形狀、冰塊大小和密集度有關[6-7]。碎冰與海洋結構的相互作用研究有：LAU等[8]討論采用離散元法(Discrete Element Method，DEM)模擬冰與浮式結構相互作用的可行性；WANG等[7]采用DEM估計錨泊作用下浮式結構的冰載荷，其結果與實尺度測量數據符合良好；季順迎等[9]和李紫麟等[10]采用DEM模型模擬碎冰與浮式結構物的相互作用，發現海冰對結構的作用力隨冰厚、流速、密集度、冰塊尺寸的增加而增大；……