Hydrodynamic Aspects of Semi-submersible Platforms
Author J.P. Hooft
Title Hydrodynamic Aspects of Semi-submersible Platforms
Conference/Journal PhD-thesis, Delft University of Technology
Year 1972

Abstract
In this thesis the hydrodynamically induced forces on a floating platform are analysed. As a result of this analysis a calculation method is developed to predict the forces which influence the motions and the strength of such a platform.
For this method it is supposed that the submerged part of the platform can be subdivided in typical elements such as spheres, ellipsoids and cylinders. It is proven that the wave excited forces on these elements can be determined when the dimensions and the added mass of the elements are known. This, however, only holds when the dimensions of the elemental part are smaller than one fifth of the wave length. The results obtained by this approximation differ 3% at most from, the results of exact calculations. When compared with model test results the difference will be 5% at most.
Next it is supposed that the hydrodynamic properties of each element of the submerged construction are not influenced by neighbouring elements. It then will be possible to calculate the total added mass of the platform and the total wave excited forces on it. From a comparison between the results obtained by means of these calculations and model test results of an existing platform (Staflo type of Shell UA Ltd.) it can be concluded that from a practical point of view good results are obtained by the calculation method discussed.
Once the added mass and the wave excited forces are known the platform motions are known for the frequencies outside the range of resonance. In order to calculate a motion near its natural period the damping is subdivided in potential damping and viscous damping. The potential damping is determined by means of the relation between this damping and the wave excited forces on the construction. The viscous damping is determined by summation of the viscous damping of each of the elements of the construction.
In the last chapter it is shown how the method derived in this thesis for the calculation of the wave excited forces and the reaction forces, can be used for the design of platform dimensions from a point of view of minimum vertical motions in waves. This point can be of importance for both the safety and the economy of the operation of the platform.

Samenvatting (NL)
In dit proefschrift worden de hydrodynmische krachten geanalyseerd die op een drijvend platform werken. Aan de hand van de analyse wordt een voor de praktijk geschikte methode afgeleid waarmee men nauwkeurig de krachten kan bepalen voor het berekenen van de bewegingen en de sterkte van een dergelijk platform.
De methode gaat ervan uit dat de onderwater-konstruktie van het platform opgesplitst kan worden in karakteristieke onderdelen zoals bollen, ellipsoiden en cylinders. Aangetoond wordt, dat indien van elk onderdeel de afmetingen en de toegevoegde massa bekend zijn, ook de krachten die de golven op dit onderdeel uitoefenen bepaald kunnen worden. Hierbij geldt de restriktie dat de diameter van het onderdeel kleiner moet zijn dan een vijfde van de golflengte. De met deze benadering verkregen resultaten blijken hoogstens 3% te verschillen van de rasultaten van exacte berekeningen, terwijl het verschil tussen de benadering en modelproefresultaten maximaal 5% bedraagt.
Vervolgens wordt aangenomen, dat de hydrodynamische eigenschappen van elk onderdeel niet beinvloed worden door de aanwezigheid van een ander onderdeel van het platform. Het wordt dan mogelijk om de totale hydrodynamische kracht (toegevoegde massa en demping) en de totale kracht die de golven op het eiland uitoefenen te berekenen. Uit vergelijkingen van de resultaten van deze berekeningen met de resultaten van proeven met een model van een bestaand eiland (type Staflo van Shell UK Ltd.) kan worden gekonkludeerd, dat met deze berekeningsmethode goede resultaten worden verkregen.
Met de aldus verkregen informatie omtrent de toegevoegde massa van het platform en de door de golven uitgeoefende krachten worden de bewegingen buiten het resonantie gebied berekend.
Voor de berekening van de beweging bij de eigen periode wordt de demping opgesplitst in een demping tengevolge van potentiaalverschijnselen en een visceuse demping. De potentiaal demping wordt bepaald door middel van de relatie tussen deze denping en de krachten die door de golven op de konstruktie worden uitgeoefend. De totale visceuze demping wordt bepaald door optelling van de visceuze demping van elk van de onderdelen van de konstruktie.
In het laatste hoofdstuk wordt aangegeven hoe met de ontwikkelde berekeningsmethode voor de reaktiekrachten en de krachten die door golven worden uitgeoefend, een platform kan worden ontworpen vanuit een oogpunt van minimale vertikale bewegingen in zeegang. Dit laatste kan zowel voor de veiligheid als voor de economie van de konstruktie van belang zijn.

Download File
PDF format, file size 22.0 MB.

Disclaimer | print