Deniz ortamında düşey asılı duran bir boru hattının dinamik analizi
The dynamic analysis of a vertical hanging pipeline in the sea
Yazar: İSMAİL YALÇIN
Danışman: PROF.DR. L. MACİT SÜKAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Denizcilik = Marine ; Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Bu çalışmada, rayserin yatay hareketi incelenmektedir. Rayser; dalgalar, akıntı veyüzen platform veya tekne hareketi ile zorlanmaktadır. Dördüncü mertebeden kısmitürevli hareket denklemi, Euler kiriş-kolon teorisi gözönüne alınarak, varyasyonel biryöntem kullanılarak elde edilmiştir. Hidrodinamik kuvvetler, Morison Denklemi'nindüzeltilmiş bir şekli kullanılarak değerlendirilmektedir. Lineer dalga teorisi, suparçacığının kinematiğinde kullanılmaktadır. Statik analizde, iki boyutlu hareketemaruz borunun yönetici hareket denkleminin çözümü için kısa ve uzun rayserler için ikiayrı formülasyon sunulmaktadır. Kısa rayserler için, rijit ve elastik bileşenleri olançözüm kullanılmaktadır. Uzun rayserler için, yönetici denklem Bessel diferansiyeldenklemine dönüştürülmektedir. Rayserin dinamik cevabı frekans domenindeincelenmiştir. İncelemede kısa rayserler için normal mod çözüm yöntemikullanılmaktadır. Uzun rayserler için, hareket denklemi Bessel diferansiyel denkleminedönüştürülmektedir. Amerikan Petrol Enstitüsü'nün bülteninden, kısa rayser için API500-0-1 rayserinin ve uzun rayser için API 1500-0-1 rayserinin verileri çözümdekullanılmıştır. Bu veriler kullanılarak bulunan sonuçlar, Enstitünün test için sunduğu,dokuz bağımsız araştırmacı tarafından elde edilmiş birleşik sonuçların ortalaması vediğer çalışmanın sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bulunan sonuçların bu sonuçlar ileuyumlu oldukları görülmektedir. Kısa rayser için yapılan parametrik çalışmalarda;rayser boyu, gerdirme kuvveti, rayser dış çapı ve rayser et kalınlığının gerilmeler veyerdeğiştirme üzerindeki etkileri incelenmiştir. En önemli parametre olarak gerdirmekuvveti bulunmuştur.Anahtar Kelimeler: Konvansiyonel rayserin yatay hareketi, Normal mod yöntemi, API500-20-1-D ve API 1500-20-1-D, Morison denklemi, Parametrik çalışma

Abstract:
In this study, the horizontal motion of a marine riser is investigated. The riser is forcedby the waves, current, and the motion of floating platform or a vessel. The fourth orderpartial differential equation of motion is obtained by a variational approach consideringthe Euler beam-column theory. The hydrodynamic forces are assessed using a modifiedform of the Morison equation. Linear wave theory is used in the kinematics of waterparticle. In the static part of the analysis, two separate formulations are presented forthe pipes, considering two dimensional motions: One for short and one for long risers. Inthe former case, a solution with rigid and elastic components is applied and for the latterone, the equation of motion is transformed into a Bessel differential equation. Thedynamic response of the riser is investigated in the frequency domain. Normal modesolution is preferred for short risers and again the equation of motion is transformedinto a Bessel differential equation for long risers. From the bulletin of AmericanPetroleum Institute (API), the data of risers API 500-0-1 and API-1500-0-1 are used.The results are compared with both the mean of nine results which were presented fortesting by API and the other study in the literature and are seen to be validated with thetest results well. In the parametric studies for short risers, the riser length, the axialtension, the riser outer diameter, and the thickness of riser are determined. The axialtension is the most important parameter.Keywords: Horizontal Motion of the Conventional Marine Riser, The Normal ModeMethod, API 500-20-1-D and API 1500-20-1-D, Morison Equation, Parametric Studies