我國是海岸線較長的國家。分析表明，我國海岸線的海灘、潮間帶以及淺海，極淺海區域蘊藏著豐富的石油資源，是石油勘探的地區。例如，遼東半島、渤海灣及南海等都有遼闊的淺海區域侍開發。要開發這些區域，就必須要有一種特殊的海上鉆探設備—坐底式鉆井船。從年我國自行設計造了第一艘坐底式鉆井船—“勝利一號”鉆井船以來，陸續地研制或國外引進鉆井船。近年來，我國還著手研制適合于海灘潮等極淺海區域潔探的坐底式。由于鉆井胎結構上的特殊性，要求它在漂浮、坐底和沉浮工況時具有足夠的強度和剛度。本研究主要在“規范”沒有對這類鉆井船的總強度作出明確規定的情況下，如何來進行漂浮狀態的總強度分析和剛度分析計算。
      坐底式鉆井船被拖曳到預定井位后，由漂浮狀態慢慢坐列海固樁后即可進行鉆探作業。根據該結構的工作特點，其船沐必須由坐底艙、遠離水面的平臺甲板以及連接它們的立柱和支撐組成。鉆井作業時，坐底倉坐海底，承受上部的全部載荷。拖航時，坐底艙要漂浮在水面。因此將坐底倉做成大面積的箱形結構，F臺甲板為板梁結構，坐底倉和平臺甲板之間由立柱和支撐連接成一個空間的結構物。
      支撐結構通常有兩種形式，一種是由密集的小立柱和支撐鉤成，成二個互相關連而又互相能作相對運功的部分。不論是哪一種坐底鉆井部是長寬比較小的人型空間結構。例如“勝利四號”鉆井船，船長為63.86米，船寬為24米，平臺甲板離基線高為8.52米，它的長寬比是2.6。它們在遠距離拖航時，當遇到惡劣的天氣，船斜置于波浪上，即波峰或波谷在船對角線上時，由于浮力變化很大，使鉆井船處于最不利的受力狀態，產生嚴重的縱向彎曲、橫向彎曲和總體性的扭轉變形。由此可見，坐底式鉆井船漂浮狀態的強度和剛度是一個應該值得設計者重視的問題。
      用有限元分析船體結構時，往往有以下幾種模型化方法，一種是將船體全部構件作為平面應力元(膜元)；另一種是以骨架為主，配合板元，即板梁結合的模型，這兩種計算模型雖然計算精度比較高，但節點和單元數很多，機時也多，費用大。所以，對于坐底式鉆井船這種比較復雜的空間結構，可以采用第三種方法解決，即將船體所有構件都簡化為梁元，組成一個空間的梁系來計算。從坐底式鉆井船結構特點來看，作為空間梁系來進行強度分析，是比較真實地反映了這類鉆井船的強度情況的。
      在理想化梁元時，各梁元是以其中和軸為代表，且匯交于節點處。但坐底式鉆井船的坐底艙為大面積的箱形結構，它的中和軸與同它連接的立柱或支撐的中和軸并不交于一點。引入“剛性端”的概念后，可以有效的解決這個問題。如圖所示，Ai段為抗彎剛度很大的剛性段，A為梁元的端點，i為節點號。由于箱形坐底艙的剛性遠比立柱或支撐強，所以采用“剛性端”，比較好地反映此結構的實際情況。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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