Plataformas semi-submersíveis, utilizadas como estruturas flutuantes na prospecção e exploração de petróleo em águas profundas, têm sua geometria composta basicamente por elementos horizontais totalmente submersos (pontoons), pelo convés, e por elementos verticais que cruzam a superfície livre (colunas), estes últimos ligando os pontoons ao convés. Tal geometria é eficaz para manter reduzidas as oscilações sob a ação de ondas, mormente o heave, bem como para prover flutuação, área de convés e estabilidade estática compatíveis com a missão. Neste trabalho aplicam-se modelos bastante simplificados para representação de características geométricas e dos atributos acima mencionados. De fato, pontoons e colunas são representados por trechos de cilindros, enquanto que as oscilações sob ondas são determinadas a partir de formulação semelhante à Equação de Morison. Tais modelos compõem um processo de otimização para determinar dimensões principais e proporções que satisfaçam certos requisitos quanto ao peso, à área de convés, à estabilidade estática e ao heave. Resultados numéricos para as oscilações sob ondas são confrontados com dados experimentais obtidos para plataformas em escala reduzida ensaiadas no canal de ondas do Laboratório de Engenharia Naval e Oceânica da EPUSP, observando-se boa aproximação. O processo de otimização é aplicado a situações descritas na literatura, chegando-se a resultados compatíveis com aqueles publicados, com a vantagem da simplicidade dos modelos analítico-numéricos aqui adotados. / Semi-submersible platforms, which are used as floating structures for oil production and exploration in deep waters, have their geometry composed basically of totally submerged horizontal elements (pontoons), the deck, and vertical elements that cross the free surface, these latter linking the pontoons to the deck. This geometry is efficient for keeping the oscillations due to wave excitation at small levels, specially the heave, as well to provide floatation, deck area and static stability compatible to the platform?s mission. In the present work, rather simplified models are applied for the representation of the geometric characteristics and of the other above mentioned attributes. In fact, pontoons and columns are represented by cylinders, and oscillations due to waves are determined by a formulation similar to Morison?s equation. These models take part in an optimization process for the determination of the main dimensions and proportions that satisfy certain requirements concerning weight, deck area, static stability and the heave. Numerical results for the oscillations due to waves are compared to experimental data obtained for scaled platforms tested in the wave channel of the Naval and Oceanic Engineering Laboratory of EPUSP, leading to reasonable approximations. The optimization process is applied to some cases described in the Literature, leading to results compatible with the published ones, but with the advantage of the simplicity of the analytic-numerical models here adopted.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-27072007-145911 |
| Date | 13 April 2007 |
| Creators | Hosaas, Arnstein |
| Contributors | Conti, Mardel Bongiovanni de |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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