Rigideces lineal y de rotación de los sistemas de amarre de plataformas flotantes : análisis numérico y formulación simplificada

Abstract

RESUMEN: En la presente tesis doctoral se ha estudiado la rigidez lineal y de rotación aportada por los sistemas de fondeo de tres catenarias de masa distribuida a las estructuras flotantes marinas tipo Spar. Se ha utilizado como herramienta de resolución numérica el software de elementos finitos SESAM, que fue previamente calibrado en ensayos de laboratorio con modelos a escala y en mar abierto con boyas meteorológicas en funcionamiento. Se ha establecido la formulación analítica general de la rigidez lineal, o de translación, y se ha estudiado su sensibilidad respecto a las diferentes variables que intervienen. A partir de la forma adimensional de las ecuaciones obtenidas se ha desarrollo una formulación simplificada de la rigidez lineal y se ha delimitado su región de validez. De igual forma, se ha establecido la formulación analítica de la rigidez de rotación para dos tipos de sistemas de amarre, uno simple y otro doble, y se ha realizado una comparativa de ambos sistemas. Finalmente se ha realizado una comprobación de los resultados con el software numérico.

ABSTRACT: This thesis presents a study of the linear and rotational structural stiffness provided by three-line mooring systems used to fix Spar offshore floating structures. Finite element SESAM software has been the numerical resolution tool. It was previously calibrated with laboratory scale models and with operational weather buoys in field tests. It has been determined a general analytical formulation of the linear stiffness, also called translational, and its sensitivity has been studied regarding the different variables involved. From the dimensionless form of the obtained equations a linear stiffness closed-form has been developed and its region of validity delimited. Likewise it has been established the analytical expression of the rotational stiffness of two types of mooring systems and a comparison of both has been performed. These types have been the simple system and the double one or ‘crow foot’. Finally, results have been verified with the numerical software.