Tópicos visando o aprimoramento do projeto de plataformas TLP: estudo de formas bidimensionais de mínima força de excitação vertical e modelagem da dinâmica dos tendões sob excitação paramétrica

• Autor(a) principal: Simos, Alexandre Nicolaos
• Data de Publicação: 1997
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-17052022-082105/
• topic: Dinâmica; Dynamics; Estrutura offshore; Offshore structures

As plataformas de pernas tracionadas (Tension Leg Platforms, ou TLPs) constituem atualmente um dos conceitos de sistemas oceânicos mais promissores no que se refere à exploração de petróleo a grandes profundidades. As pesquisas iniciais em torno de sua concepção datam da década de setenta e, até o momento, apenas seis plataformas deste tipo foram efetivamente construídas. Tendo em vista a história de desenvolvimento deste sistema, observa-se atualmente um consenso entre projetistas de que seu projeto ainda apresenta grande potencial de aprimoramento. O trabalho ora proposto aborda dois aspectos relativos ao projeto deste sistema oceânico. O primeiro tem por objetivo o estudo de formas bidimensionais submersas alternativas visando a minimização das forças hidrodinâmicas inerciais atuantes sobre as mesmas em determinada faixa de freqüências de interesse. Esse estudo é fundamentado no trabalho originalmente proposto por ARANHA; PINTO (1994) no qual é apresentada uma extensão para o bem conhecido termo de inércia da equação de Morison, válida para toda a faixa de freqüências de excitação. Com base no efeito de difração em ondas curtas, a formulação permite associar diretamente o campo de escoamento potencial ao comportamento da força inercial vertical. Uma metodologia para levantamento das formas geométricas associadas é elaborada a partir da analogia entre o referido campo potencial e sistemas dinâmicos conservativos. Várias geometrias resultantes deste processo sãoestudadas e a possível aplicação ao projeto de plataformas TLP é discutida. O segundo tópico estuda a dinâmica dos tendões sob excitação paramétrica vertical. A tendência de utilização de plataformas TLP em águas cada vez mais profundas e com pré-tensões reduzidas acentua a influência deste fenômeno sobre a dinâmica global do tendão. Nesse contexto, o modelo de representação senoidal das formas modais de vibração lateral desses ) elementos, normalmente adotado no estudo do problema, torna-se pouco adequado. A variação da tração estática ao longo do comprimento do tendão passa a exercer significativa influência sobre a dinâmica em estudo. Um modelo para a representação dos modos naturais de vibração incorporando tais efeitos de variação de tração estática é então formulado. O fenômeno de excitação paramétrica é estudado modelando-se a dinâmica envolvida na forma canônica de uma equação de Mathieu, analisando-se as instabilidades dinâmicas envolvidas e verificando-se como tal fenômeno é afetado pelas tendências de projeto supra citadas. Através da comparação com os resultados obtidos ao se desconsiderar a variação de tração estática ao longo do tendão pode-se, ainda, atestar a relevância do modelo de representação proposto ao fenômeno aqui abordado e apontar como sua aplicação pode ser de interesse a outros problemas usuais em engenharia oceânica.