筒型基础海洋平台是一种移动式采油设施,由于该结构便于安装和运输,故可显著减少海上施工作业的时间和费用,并可重复使用,特别适宜于边际油气田的开发。筒型基础海洋平台气浮拖航是依靠其下部多个筒内气垫和水塞组成的耦合并联弹簧提供支撑的新型海上拖航方式。本文基于系统的小尺度模型试验分别对三气垫和四气垫支撑的筒型基础海洋平台进行拖航动力特性研究,探索这一新型既可重复利用又可自浮拖航的海洋平台拖航稳性性能;通过物理模型试验对被拖平台整体运动加速度、各筒筒内气垫压力、水塞压力以及拖缆张力等物理量进行测量,并对测试信号进行波形分析和频谱分析;研究了多气垫和水塞耦合弹簧支撑浮体的流固耦合作用机制;探讨了气垫支撑式平台的下部筒体吃水、筒内气垫和水塞组成的耦合弹簧刚度等内部因素和被拖平台的倾角、拖缆长度、拖航速度以及波浪和水深等外部因素对平台拖航稳性的影响规律。主要创新工作和研究成果包括以下几个方面:拖航前预先设置一定的后倾角度来平衡拖航时的纵摇运动对于提高被拖平台稳性是有益的;缆长平台长度比小于3时被拖平台航向稳性较好;较浅的水深可使平台航向更加稳定。基于试验数据和快速傅立叶变换频谱分析法,建立了拖缆对多气垫支撑的筒型基础平台气浮拖航运动的激励模式。气垫与水塞的振动频率以及被拖平台运动加速度频率均与拖缆张力谐波分量中某一频率相等,该频率等于基于微幅波理论由波频、波速和拖航速度计算所得的遭遇频率,且拖缆张力脉冲波形重现周期等于其基波周期。基于多元统计的拖航分析采用主成份分析法进行因子分析,找出变量之间的相关性,进而依据其相关性进行聚类分析,找出最危险拖航组合和决定最危险组合的特征力学参数,并对各种工况下的拖航状态进行分类评级。提出了筒内气垫兴波阻力以区别于传统底端封闭船体的兴波阻力。低速拖航时,拖航阻力以兴波阻力为主,且兴波阻力中以气垫和水塞耦合弹簧产生的筒内气垫兴波阻力为主;较高速度拖航时,拖航阻力以形状阻力为主。