Modelos dinâmicos não lineares para operações de içamentos submarinos em águas profundas

Autor: Tommasini, Rodrigo Batista, 1989
Přispěvatelé: Pavanello, Renato, 1959, Morooka, Celso Kazuyuki, Fernandes, Antônio Carlos, Martins, Clovis de Arruda, Avila, Juan Pablo Julca, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Renato Pavanello Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Esta tese apresenta novos modelos para análise da dinâmica não linear de operações de içamentos submarinos. Foco é dado ao desenvolvimento de novos modelos e suas implicações no planejamento e análise de operações de içamento submarino em águas profundas. Dentre os pontos abordados na tese, os mais relevantes são a modelagem de cabos de comprimento variável, a análise estatística de séries temporais não estacionárias, a dinâmica do sistema em ressonâncias super-harmônicas e a modelagem de coeficientes hidrodinâmicos dependentes de amplitude. Verifica-se que a velocidade de lançamento ou içamento tem impacto direto nas forças estáticas e dinâmicas que atuam no sistema e também no tempo de exposição do sistema a condições de ondas aleatórias. A seleção de uma velocidade adequada para o guincho pode, portanto, ser usada para otimizar a operação. Dois métodos também são apresentados para a previsão das cargas de projeto quando o sistema é modelado assumindo um cabo de comprimento variável. Um desses métodos permite uma representação precisa das estatísticas da resposta por meio de um número reduzido de simulações aleatórias independentes em comparação aos métodos tradicionais da literatura. Além disso, soluções semi-analíticas são apresentadas para analisar a dinâmica do sistema em ressonância super-harmônica e quando os coeficientes hidrodinâmicos são dependentes da amplitude. O método é considerado preciso em comparação à integração no domínio do tempo, mas significativamente mais rápido. É mostrado os impactos que as ressonâncias super-harmônicas podem ter na dinâmica do sistema, já que em alguns cenários as zonas onde essas ressonâncias ocorrem podem ser o caso limite de projeto em operações reais. Finalmente, o uso de coeficientes hidrodinâmicos dependentes da amplitude é considerado chave para a análise de operações em águas profundas, pois esta formulação prevê variações nas cargas extremas e nas profundidades onde ocorrem, devido à variação da frequência natural e amortecimento do sistema Abstract: This thesis presents new models for the analysis of the nonlinear dynamics of subsea lifting operations. Focus in given on the development of new models and their implications on the planning and analysing of deep water subsea lifting operations. Among the points addressed in the thesis, the most relevant are the modelling of variable length cables, the statistical analysis of non-stationary time series, the dynamics of the system in super-harmonic resonances and the modelling of amplitude-dependent hydrodynamic coefficients. It is found that the lowering or lifting velocity has a direct impact on the static and dynamic forces acting on the system and also on the time of exposure of the system to random wave conditions. The selection of a suitable velocity for the winch might be therefore used to optimize the operation. Two methods are also presented for the prediction of the design loads on the system when the system is modelled assuming a variable length cable. One of these methods, enables an accurate representation of the statistics of the response via a reduced number of independent random simulations in comparison to traditional methods in the literature. Furthermore, semi-analytical solutions are presented to analyse the dynamics of the system in super-harmonic resonance and when the hydrodynamic coefficients are amplitude-dependent. The procedure is considered accurate in comparison to time domain integration, but significantly faster. It is shown the impacts that super-harmonic resonances can have on the dynamics of the system, as in some scenarios the zones where these resonances occur might be the limiting design case in real operations. Finally, the use of amplitude-dependent hydrodynamic coefficients is found to be key for the analysis of deep water operations, as this formulation predicts variations in the extreme loads and on the depths where they occur, due to the variation of the natural frequency and damping of the system Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutor em Engenharia Mecânica PETROBRAS 2017/00591-0
Databáze: OpenAIRE
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