해양 중앙기 설계

UWG Ltd는 석유 및 가스 산업을 위한 컨설팅 엔지니어링 설계, 제작 및 해양 서비스를 제공합니다. LUSAS Analyst를 사용하여 중앙기 설계를 자세히 해석하고 궁극적인 강도와 피로 수명을 조사했습니다.

해저 유정에서 추출된 유가는 일련의 동심관을 통해 지상으로 전달되며, 이를 리저(riser)라고 합니다. 중앙기는 이러한 리저를 생산 플랫폼 지지 구조물의 가이드 내에 위치시키는 데 사용됩니다. 중앙기는 리저에 대한 파동 작용으로 인한 측면 하중에 또한 설치 중에 중앙기가 가이드에 걸릴 경우 축 방향 하중을 받을 수 있습니다. 두 가지 유형의 중앙기를 조사했습니다. Type 1 중앙기는 리저에 클램프 없이 볼트로 고정되고, 리저에 용접된 칼라에 의해 위치가 유지됩니다. Type 2 장치는 리저에 단단히 고정되며 리저 파이프 모양으로 변형됩니다.

Type 1 중앙기는 3D 좁은 부재 모델을 사용하여 볼트를 나타내는 접합 요소와 함께 모델링되었습니다. 설계 파도 하중은 중앙기의 내부 단일 선을 따라 수평으로 적용되었습니다. 다양한 설계 파도 하중의 입사 각도에 대한 응력을 수집하고, 재료 특성과 비교하여 설계의 강도를 평가했습니다. 여러 가지 다른 설계가 재료 두께, 강화 링의 수 및 깊이에 따라 조사되고 있습니다. 축 방향 하중으로 인한 응력과 힘이 현재 조사되고 있으며, 이후에는 리저에서 유도되는 응력 해석이 진행될 예정입니다.

Type 2 중앙기에서는 2D 비선형 평면 응력 모델이 사용되고 있으며, 이후에 전체 3D 해석이 진행될 예정입니다. LUSAS 슬라이드라인 기능을 사용하면 중앙기 본체와 리저 간의 접촉 모델링이 간소화됩니다. 중앙기를 리저에 고정하기 위한 볼트 하중이 반복적으로 적용되었으며, 설계 파도 하중은 가장 높은 응력을 줄 수 있도록 방향으로 적용되었습니다. 중앙기의 재료 두께를 변화시켜 여러 가지 모델을 사용하여 조사하였습니다. 중앙기 응력과 중앙기 두께 및 리저 응력과 중앙기 두께에 대한 그래프가 생성되었으며, 더 미세한 메시를 사용할 경우 결과에 미치는 영향을 확인하는 작업이 진행 중입니다. 향후 작업에서는 모델의 3D 효과를 포함할 예정입니다.