Model experiments on jack-up platform hydrodynamics

(1)

MODEL EXPERIMENTS ON JACK-UP

PLATFORM HYDRODYNAMICS

b y : J.M.J. Journée, W.W. M a s s i e ,

B. Boon a n d R. O n n i n k

R e p o r t No 809

November 1988

Delft University of T e c h n o l o g y

Ship Hydromechanics Laboratory Mekelweg 2

2628 CD Delft The Netherlands Phone 015 - 78 68 82

(2)

b y : J . M . J . J o u r n é e [ 1 ] , W.W. M a s s i e [ 2 ] , B. B o o n [ 3 ] a n d R. O n n i n k N o v e m b e r 1 9 8 8 R e p o r t N o 8 0 9 D e l f t U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , F a c u l t y o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d M a r i n e T e c h n o l o g y , S h i p H y d r o m e c h a n i c s L a b o r a t o r y [ 1 ] F a c u l t y o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d M a r i n e T e c h n o l o g y , S h i p H y d r o m e c h a n i c s L a b o r a t o r y [ 2 ] F a c u l t y o f C i v i l E n g i n e e r i n g [ 3 ] F a c u l t y o f M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n d M a r i n e T e c h n o l o g y , D e s i g n a n d E x p l o i t a t i o n o f M a r i t i m e O b j e c t s G r o u p ( A l l a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e W o r k g r o u p O f f s h o r e T e c h n o l o g y ) P r o j e c t N o S H - Z - 0 1 8 8

(3)

C o n t e n t s 1 . I n t r o d u c t i o n 2 . M o d e l D e f i n i t i o n 3. E x p e r i m e n t a l S e t - u p 4. T e s t i n g P r o g r a m 5. S e l e c t e d E x p e r i m e n t a l R e s u l t s 6. A c k n o w l e d g e m e n t A p p e n d i x I : S u m m a r y o f E x p e r i m e n t s

(4)

1 . I n t r o d u c t i o n T h i s r e p o r t d e s c r i b e s t h e e x p e r i m e n t s c a r r i e d o u t w i t h t w o s i m p l i f i e d m o d e l s s h o w i n g t h e p r i n c i p a l s o f e l e v a t e d j a c k - u p p l a t f o r m s . T h e p u r p o s e o f t h e s e e x p e r i m e n t s i s t o i n v e s t i g a t e h y d r o d y n a m i c a s w e l l a s s t r u c t u r a l n o n - l i n e a r i t i e s i n t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h e s t r u c t u r e a n d w a t e r . A s s u c h , t h i s m o d e l d e s i g n a n d t e s t i n g p r o g r a m f o r m s a f i r s t s t e p i n a n i n t e n d e d s e r i e s o f h y d r o d y n a m i c m o d e l a n d p o s s i b l y p r o t o t y p e m e a s u r e m e n t s o f h y d r o d y n a m i c f o r c e s a n d d y n a m i c s t r u c t u r a l r e s p o n s e o f j a c k - u p p l a t f o r m s i n b o t h r e g u l a r a n d i r r e g u l a r w a v e s . T h e w h o l e s e r i e s o f t h e s e h y d r o d y n a m i c m e a s u r e m e n t s i s , i n t u r n , o n l y a p a r t o f t h e e n t i r e p r o j e c t t o i n v e s t i g a t e t h e d y n a m i c b e h a v i o u r a n d f a t i g u e l i f e o f j a c k - u p p l a t f o r m s i n o r d e r t o d e v e l o p m o r e a p p r o p r i a t e d e s i g n c r i t e r i a a n d e v a l u a t i o n m e t h o d s f o r s u c h p l a t f o r m s . T h i s i n v o l v e s a l s o d i v e r s e t o p i c s s u c h a s f a t i g u e t e s t i n g o f j o i n t s , c o m p u t e r s i m u l a t i o n s a n d r e l i a b i l i t y a n a l y s i s u s i n g a l s o n o n - l i n e a r e f f e c t s . S i n c e t h e d e s i g n o f a n y s t r u c t u r e t o d a y i n v o l v e s c o m p u t e r s i m u l a t i o n s , t h e c o m p u t e r s i m u l a t i o n o f t h e n o n - l i n e a r d y n a m i c b e h a v i o u r o f a n e l e v a t e d j a c k - u p p l a t f o r m w i l l p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e t o t a l p r o j e c t . P r o p e r r e p r e s e n t a t i o n o f t h e h y d r o d y n a m i c i n t e r a c t i o n o f t h e s t r u c t u r e w i t h t h e s e a i s e s s e n t i a l f o r t h e s u c c e s s o f a d y n a m i c s i m u l a t i o n . T h i s i s t h e r e f o r e o n e o f t h e f i r s t i t e m s t o b e i n v e s t i g a t e d , a t l e a s t i n a p r e l i m i n a r y w a y . T h e m o d e l t e s t s d e s c r i b e d h e r e a r e i n t e n d e d t o p r o v i d e s i g n i f i c a n t i n s i g h t i n t o t h e n o n - l i n e a r i t i e s i n v o l v i n g t h e c o n v e r s i o n f r o m h y d r o d y n a m i c s t o f o r c e s a c t i n g o n j a c k - u p s a n d t h e i n f l u e n c e o f t h e s t r u c t u r a l r e s p o n s e o n t h o s e l o a d s . A l s o t h e y w i l l p r o v i d e a f i r s t s e t o f d a t a a g a i n s t w h i c h a n o n - l i n e a r c o m p u t e r s i m u l a t i o n c a n b e c h e c k e d .

(5)

2 2 . M o d e l D e f i n i t i o n P u r p o s e o f t h e E x p e r i m e n t s T h e t r a d i t i o n a l q u a s i s t a t i c c a l c u l a t i o n o f t h e r e s p o n s e o f a j a c k -u p t o w a v e s i s b a s e d -u p o n t h e f o l l o w i n g a s s -u m p t i o n s : - A d e s c r i p t i o n o f h y d r o d y n a m i c f o r c e s , d e t e r m i n e d f o r a n ( a s s u m e d ) f i x e d s t r u c t u r e f r o m t h e l o c a l f l o w c o n d i t i o n s , u s i n g a l i n e a r i s e d M o r i s o n e q u a t i o n . - A d e s i g n w a v e ( o n e w a v e w i t h a c e r t a i n h e i g h t a n d p e r i o d ) a p p r o a c h i s u s e d , w h i l e a p o s s i b l e c u r r e n t i s t a k e n i n t o a c c o u n t b y a d d i n g t h e c u r r e n t v e l o c i t y t o t h e w a v e p a r t i c l e v e l o c i t i e s . - A r i g i d d e c k , w i t h r i g i d d e c k - l e g c o n n e c t i o n s a n d l e g s h i n g e d ( o r f i x e d ) a t t h e s e a b e d . - A g e o m e t r i c n o n - l i n e a r i t y , w h i c h o c c u r s w i t h j a c k - u p s a s a r e s u l t o f s e c o n d a r y m o m e n t s g e n e r a t e d w h e n t h e d e c k l o a d b e c o m e s e x c e n t r i c t o t h e r e a c t i o n f o r c e s d u r i n g d y n a m i c h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t s . T h e r e s p o n s e t o i r r e g u l a r r a t h e r t h a n r e g u l a r w a v e s i s o f t e n d e t e r m i n e d b y a d d i n g t h e w a v e p a r t i c l e v e l o c i t i e s o f t h e i n d i v i d u a l w a v e s a n d t h e c u r r e n t , a n d u s i n g t h i s c o m b i n e d v e l o c i t y i n t h e M o r i s o n - f o r m u l a . A d y n a m i c c a l c u l a t i o n o f t h e r e s p o n s e c a n b e p e r f o r m e d i n t w o d i f f e r e n t w a y s . T h e f i r s t m e t h o d i s a t i m e d o m a i n s i m u l a t i o n o f t h e s t r u c t u r a l r e s p o n s e u s i n g t h e a b s o l u t e w a t e r p a r t i c l e v e l o c i t i e s a s a n i n p u t i n t o t h e M o r i s o n - f o r m u l a . T h e o t h e r m e t h o d i s a s i m u l a t i o n i n t h e f r e q u e n c y d o m a i n u s i n g a l i n e a r i s e d M o r i s o n a p p r o a c h a n d a d y n a m i c a m p l i f i c a t i o n f o r e a c h i n d i v i d u a l w a v e . A m o r e c o r r e c t d y n a m i c s i m u l a t i o n m a y h a v e t o t a k e i n t o a c c o u n t r e l a t i v e r a t h e r t h a n a b s o l u t e w a t e r p a r t i c l e v e l o c i t i e s , i n o t h e r w o r d s t a k e i n t o a c c o u n t t h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n h y d r o d y n a m i c l o a d s a n d s t r u c t u r a l r e s p o n s e s . T o g a i n s o m e i n f o r m a t i o n t o m a k e t h i s l a t t e r a p p r o a c h p o s s i b l e m o d e l e x p e r i m e n t s a r e n e c e s s a r y . I n p a r t i c u l a r t h e s e a r e r e q u i r e d w h e n w a v e f r e q u e n c i e s a r e a p p r o a c h i n g t h e n a t u r a l f r e q u e n c y o f t h e j a c k - u p a n d r e s p o n s e m o t i o n a m p l i t u d e s d o h a v e a n a p p r e c i a b l e i n f l u e n c e o n t h e r e l a t i v e w a t e r p a r t i c l e v e l o c i t y .

(6)

M o d e l P a r t i c u l a r s A s e x p l a i n e d a b o v e , t h e p u r p o s e o f t h e m o d e l t e s t s i s t o g a i n i n s i g h t i n a s i t u a t i o n w h e r e s t r u c t u r a l m o t i o n r e s p o n s e w i l l h a v e s i g n i f i c a n t i m p a c t o n t h e r e l a t i v e w a t e r p a r t i c l e v e l o c i t i e s . A l s o i t i s i m p o r t a n t t o i n v e s t i g a t e t h e p l a t f o r m b e h a v i o u r f o r w a v e f r e q u e n c i e s i n t h e v i c i n i t y o f t h e r e s o n a n t f r e q u e n c y o f t h e p l a t f o r m . T h e s e r e q u i r e m e n t s t o a l a r g e d e g r e e d i c t a t e t h e d i m e n s i o n i n g o f t h e m o d e l . I t i s d e e m e d a d v i s a b l e t o u s e m a x i m u m p o s s i b l e m o d e l d i m e n s i o n s , w h i c h a r e d e p e n d e n t o n t h e a v a i l a b l e t e s t f a c i l i t i e s . F o r t h e s e e x p e r i m e n t s u s e h a s b e e n m a d e o f T o w i n g T a n k I o f t h e S h i p H y d r o m e c h a n i c s L a b o r a t o r y d u r i n g a p e r i o d t h a t t h e t o w i n g c a r r i a g e w a s r e p l a c e d b y a n e w o n e . B e c a u s e o f t h e s e a c t i v i t i e s t h e m a x i m u m a v a i l a b l e w a t e r d e p t h i n t h e b a s i n w a s r e s t r i c t e d t o a b o u t 2 m e t e r s . T h i s 2 . 0 m e t e r s d e p t h d i c t a t e d a l e g l e n g t h s l i g h t l y m o r e t h a n t h a t . W a v e s p o s s i b l e i n t h e b a s i n h a d a f r e q u e n c y r a n g i n g f r o m a b o u t 0.7 u n t i l 1 . 3 Hz a n d a w a v e a m p l i t u d e u p t o a b o u t 0 . 0 4 0 m e t e r . T h e f u l l r a n g e p o s s i b l e w a s u s e d i n t h e t e s t s . I n o r d e r t o a v o i d c o m p l i c a t i o n s i n t h i s s t a g e o f t h e r e s e a r c h p r o g r a m i t w a s d e c i d e d t o p r o v i d e n o r o t a t i o n r e s t r a i n t a t t h e l e g f o o t i n g . W i t h t h e d i a m e t e r a s a v a r i a b l e t h e h y d r o d y n a m i c l o a d s w e r e d e t e r m i n e d , n e g l e c t i n g t h e r o l e o f r o u g h n e s s . I n f u l l s c a l e i t i s c o m m o n i n a q u a s i - s t a t i c c a l c u l a t i o n t o a l l o w m a x i m u m d e f l e c t i o n s o f a j a c k - u p p l a t f o r m i n t h e o r d e r o f 2 p e r c e n t o f t h e f r e e l e g l e n g t h f o r m a x i m u m d e s i g n c o n d i t i o n s . I t w a s d e c i d e d t o a i m f o r s i m i l a r d e f l e c t i o n s i n t h e m a x i m u m m o d e l t e s t c o n d i t i o n s . T h i s t o g e t h e r w i t h a n a v e r a g e w a v e p e r i o d o f 1 . 0 s e c o n d s a n d a m a x i m u m w a v e a m p l i t u d e o f 0 . 0 4 0 m e t e r d i c t a t e d t h e E - I v a l u e f o r t h e l e g s f o r v a r i o u s l e g d i a m e t e r s . G i v e n a l e g d i a m e t e r a n d E - I v a l u e , t h e l e g w a l l t h i c k n e s s o n l y d e p e n d s u p o n t h e e l a s t i c i t y m o d u l u s o f t h e l e g m a t e r i a l c h o s e n . R e a l i s t i c v a l u e s w e r e f o u n d f o r r e l a t i v e l y l a r g e d i a m e t e r PVC l e g s a n d s m a l l d i a m e t e r c o p p e r l e g s . A s t h e m o d e l s h o u l d b e t e s t e d a r o u n d i t s r e s o n a n c e a p l a t f o r m n a t u r a l p e r i o d o f a r o u n d 1 . 0 s e c o n d s , b e i n g t h e a v e r a g e w a v e p e r i o d , w a s c o n s i d e r e d t o b e n e c e s s a r y . W i t h t h e l e g d i m e n s i o n s a n d m a t e r i a l s g i v e n t h i s d i c t a t e d t h e m a s s o f t h e d e c k s t r u c t u r e s f o r t h e t w o m o d e l s . T w o d i f f e r e n t d e c k m a s s e s f o r t h e s l e n d e r l e g j a c k - u p m o d e l w e r e d e c i d e d u p o n , i n o r d e r t o c h e c k t h e i n f l u e n c e o n t h e r e s p o n s e o f a s h i f t i n p l a t f o r m n a t u r a l f r e q u e n c y a n d t h e i m p a c t o f t h e s e c o n d o r d e r l e g b e n d i n g . I t w a s c h e c k e d t h a t b u c k l i n g r i s k w o u l d b e n o n -6 x i s t e n t T h e l e g s p a c i n g w a s d e t e r m i n e d b y t h e w h i s h t o s t u d y p o s s i b l e t o t a l l o a d c a n c e l l a t i o n a s a r e s u l t o f s p a t i a l p h a s e d i f f e r e n c e s i n t h e h y d r o d y n a m i c l o a d i n g o f t h e v a r i o u s l e g s . B a s e d u p o n a m e a n w a v e p e r i o d o f a b o u t 1 . 0 s e c o n d s t h e l e g s p a c i n g w a s t a k e n a s 0 . 7 0 0 m e t e r . T h e d i m e n s i o n s o f t h e j a c k - u p m o d e l s a r e s h o w n i n t a b l e 3 - 1 a n d f i g u r e 3 - 1 . F i g u r e 3 - 2 s h o w s t w o p i c t u r e s t a k e n f r o m m o d e l n u m b e r 1 i n t h e t o w i n g t a n k , b e f o r e f i l l i n g t h e t a n k w i t h w a t e r .

(7)

4 M o d e l S c a l e I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e s e m o d e l s a r e n o t i n t e n d e d t o r e p r e s e n t a c t u a l f u l l s c a l e j a c k - u p s . R a t h e r t h e y s h o u l d b e c o n s i d e r e d a s v e r y s m a l l j a c k - u p s a t s c a l e 1 : 1 . T h u s s c a l e e f f e c t s a r e n o n - e x i s t e n t . N e v e r t h e l e s s t h e s e s m a l l j a c k - u p s p o s s e s s c h a r a c t e r i s t i c s t h a t a r e c o m p a r a b l e t o t h o s e o f n o r m a l s i z e d j a c k -u p s T h e y a l l o w t o s t -u d y t h e s p e c i a l f e a t -u r e s t h a t a r e s -u b j e c t o f t h e ' p r e s e n t r e s e a r c h , i . e . t h e e f f e c t o f n o n - l i n e a r i t i e s i n w a v e l o a d i n g s a n d r e s p o n s e s i n t h e a r e a n e a r p l a t f o r m r e s o n a n c e w h e r e i n t e r a c t i o n b e t w e e n t h o s e i s i m p o r t a n t .

Item Modei 1 Model 2 Model 2-M U n i t s

Mass o f deck and Legs down t o hinge 18.20 5.90 5.90 kg

T o t a l a d d i t i o n a l mass on deck 15.00 0.00 3.15 kg

Acceierometer on deck 0.17 0.17 0.17 kg

Clamping t o o l s on deck 0.55 0.35 0.35 kg

T o t a l mass o f model down t o h i n g e 33.92 6.42 9.57 kg

Deck m a t e r i a L alum. /PVC aluminium aluminium

Deck m a t e r i a L d e n s i t y 2700 2700 2700 kg-m

Leg m a t e r i a l hard PVC r e d copper red copper _-3

Leg m a t e r i a l d e n s i t y 1400 8900 8900 kg-m

-2 Leg m a t e r i a l e l a s t i c i t y modulus 3000 100000 100000 N 'mm

n Leg bending s t i f f n e s , E - I 2118 133.1 133.1 N'tn

Deck-leg c o n n e c t i o n cLamped clamped clamped

-Leg-bottom c o n n e c t i o n hinged hinged hinged

Leg o u t e r diameter 0.0900 0.0160 0.0160 m

Leg w a l l t h i c k n e s s 0.0027 0.0013 0.0013 m

Leg spacing (60 degrees) 0.700 0.700 0.700 m

D i s t a n c e t o tank f l o o r o f :

Deck ( t o p s i d e ) 2.373 2.403 2.403 m

Displacement meters 2.373 2.403 2.403 m

A c c e l e r o m e t e r s 2.373 2.403 2.403 m

Wave f o r c e component dynamometer 2.373 2. 403 2.403 m

S t i l l water s u r f a c e 2.004 2.004 2.004 m

Base of l e g c y l i n d e r 0.143 0.143 0.143 m

Leg hinge 0.078 0.078 0 .078 m

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(9)

(10)

3. E x p e r i m e n t a l S e t - u p T h e t i m e a n d b u d g e t l i m i t a t i o n s f o r t h i s t e s t s e r i e s p r e v e n t e d t h e d e s i g n o r p u r c h a s e o f s p e c i a l i s e d i n s t r u m e n t a t i o n . T h e p r o j e c t w a s s e t u p f o r " o f f t h e s h e l f " i n s t r u m e n t a t i o n . S u c h e q u i p m e n t w a s a v a i l a b l e a t t h e S h i p H y d r o m e c h a n i c s L a b o r a t o r y f o r t h e m e a s u r e m e n t o f f o r c e s , a c c e l e r a t i o n s a n d d i s p l a c e m e n t s . H o w e v e r , n o n e o f t h e s e w a s d e s i g n e d f o r s u b m e r g e d o p e r a t i o n . F o r c e s N i n e d y n a m o m e t e r s , b a s e d o n s t r a i n - g a u g e m e a s u r e m e n t o f b e n d i n g r e s u l t i n g f r o m s h e a r f o r c e s , w e r e c o a t e d w i t h a f l e x i b l e w a t e r -p r o o f i n g m a t e r i a l s o t h a t t h e y c o u l d b e u s e d w h i l e s u b m e r g e d . E x p e r i e n c e h a d a l r e a d y b e e n g a i n e d w i t h t h i s i n o t h e r t e s t s . T h e s e n e w l y c o a t e d u n i t s w e r e f i r s t t e s t e d a n d c a l i b r a t e d b e f o r e i n s t a l -l a t i o n i n t h e p r e s e n t s e t - u p . T h e r e s u -l t s o f t h e c a -l i b r a t i o n s a r e g i v e n i n A p p e n d i x I . F o r c e m e a s u r e m e n t s w e r e l i m i t e d t o t h e r e g i s t r a t i o n o f t h e f o r c e c o m p o n e n t s a l o n g e a c h o f t h e t h r e e a x e s w i t h t h e o r i g i n a t t h e b a s e o f e a c h l e g A, B o r C: - x a l o n g t h e t a n k , p o s i t i v e t o w a r d t h e w a v e m a k e r - z v e r t i c a l , p o s i t i v e u p w a r d s - y p e r p e n d i c u l a r t o t h e s e a c c o r d i n g t o a r i g h t h a n d a x i s s y s t e m . T h e f l e x i b i l i t y o f t h e l e g s p r e c l u d e d t h a t t h e s t a t i c i n d e t e r -m i n a n c e o f t h e s y s t e -m c a u s e d p r o b l e -m s . C a r e f u l a t t e n t i o n t o d i m e n s i o n s a s w e l l a s i n s t a l l a t i o n p r o c e d u r e s m a d e i t p o s s i b l e t o k e e p s u c h r e s u l t i n g r e s i d u a l l o a d s w i t h i n a r a n g e w h i c h c o u l d b e d i s c o u n t e d v i a t h e c a l i b r a t i o n a n d b a l a n c i n g . T h e l e g h i n g e s a n d d y n a m o m e t e r s a r e s h o w n i n t h e f i g u r e s b e l o w . F i g u r e 3 - 1 P i c t u r e o f L e g H i n g e s a n d D y n a m o m e t e r s

(11)

8

4

(12)

T h e s e n i n e d y n a m o m e t e r s w e r e l a b e l e d Ax, Ay, Az, Bx, By, Bz, Cx, Cy a n d Cz r e s p e c t i v e l y . T h e c o r r e s p o n d i n g m e a s u r e d f o r c e s w e r e d e n o t e d b y XA > YA, ZA, XB, YB, ZB, XC, YC a n d Zc r e s p e c t i v e l y . A t e n t h d y n a m o m e t e r Dx w a s u s e d t o m e a s u r e t h e f o r c e s d u e t o w a v e s o n t h e l e g s w i t h t h e p l a t f o r m h e l d m o t i o n l e s s . T h e d y n a m o m e t e r w a s f i x e d i n s p a c e a n d c o n n e c t e d w i t h t h e p l a t f o r m a t l o c a t i o n D o f t h e d e c k b y m e a n s o f a d o u b l e c a r d a n i c c o u p l i n g m e c h a n i s m . T h i s f o r c e w a s i n d i c a t e d b y XD a n d t h e r e s u l t s o f t h e c a l i b r a t i o n o f d y n a m o m e t e r Dx a r e g i v e n i n A p p e n d i x I . A c c e l e r a t i o n s a n d D i s p l a c e m e n t s A n 5 - g a c c e l e r o m e t e r w a s m o u n t e d o n t h e d e c k i n s u c h a w a y t h a t i t m e a s u r e d x a n d y c o m p o n e n t s o f t h e a c c e l e r a t i o n a t t h e l o c a t i o n D a t t h e d e c k o f t h e p l a t f o r m . T h e s e a c c e l e r a t i o n s w e r e i n d i c a t e d b y xD a n d yD. A d d i t i o n a l l y a b i t r e d u n d a n t l y , t h e h o r i z o n t a l x a n d y d i s p l a c e -m e n t s o f t h e d e c k w e r e -m e a s u r e d a t l o c a t i o n s A a n d C, s o a s t o d e t e c t a n y p o s s i b l e r o t a t i o n s . T h e s e d i s p l a c e m e n t s , i n d i c a t e d b y XA > y A > XC a n d y c r e s p e c t i v e l y , a l s o p r o v i d e f o r a d i r e c t c h e c k o f t h e a c c e l e r a t i o n m e a s u r e m e n t s . W a v e s T h e w a v e s w e r e m e a s u r e d b y a t w o - w i r e c o n d u c t a n c e w a v e p r o b e , a s n o r m a l l y u s e d i n t h i s t o w i n g t a n k . T h e w a v e m e t e r w a s m o u n t e d a d j a c e n t t o t h e p l a t f o r m s o t h a t i t s r e c o r d i s i n p h a s e w i t h t h a t o f t h e " w i n d w a r d " l e g A. T h i s w a v e e l e v a t i o n w a s i n d i c a t e d b y f A . C a l i b r a t i o n s T h e v a r i o u s m e a s u r i n g e l e m e n t s , s u c h a s f o r c e m e t e r s , d i s p l a c e m e n t m e t e r s a n d a c c e l e r o m e t e r s , w e r e i n d i v i d u a l l y c a l i b r a t e d b e f o r e i n s t a l l a t i o n . T h e r e s u l t s o f t h e s e c a l i b r a t i o n s a r e s u m m a r i s e d i n A p p e n d i x I . L a t e r c a l i b r a t i o n s w e r e o n l y c a r r i e d o u t i n a m o r e d i r e c t w a y . T h e n a t u r a l f r e q u e n c y o f t h e p l a t f o r m h a s b e e n d e t e r m i n e d . S i n c e m o d e l 1 h a s f i r s t b e e n i n s t a l l e d i n a d r y t a n k , i t w a s p o s s i b l e t o d e t e r m i n e i t s n a t u r a l f r e q u e n c y b o t h i n a i r a n d i n s t i l l w a t e r . F o r m o d e l s 2 a n d 2-M o n l y a n a t u r a l f r e q u e n c y d e t e r m i n a t i o n i n s t i l l w a t e r w a s p o s s i b l e .

(13)

1 0 4 . T e s t i n g P r o g r a m s o G e n e r a l P u r p o s e T h e g e n e r a l p u r p o s e o f t h e t e s t i n g p r o g r a m w a s t o d e t e r m i n e t h e i n f l u e n c e o f t h e p l a t f o r m m o t i o n r e s p o n s e o n t h e h y d r o d y n a m i c n o n -l i n e a r i t y a s m a n i f e s t e d v i a q u a d r a t i c d r a g a n d t h e e n s u i n g i m p a c t o n t h e s u p e r p o s i t i o n p r i n c i p l e a s o f t e n u s e d i n n a v a l a r c h i t e c t u r e . T h e r e s u l t s o f t h i s w o r k a r e e s s e n t i a l f o r t h e d e s c r i p t i o n o f t h e h y d r o d y n a m i c s o f j a c k - u p p l a t f o r m s , t o b e u s e d i n c o m p u t e r s i m u l a t i o n s . D a t a f r o m t h e v a r i o u s t e s t r u n s w e r e r e c o r d e d i n a n a n a l o g f o r m t h a t i t m a y b e w o r k e d o u t i n a v a r i e t y o f w a y s i n t h e f u t u r e . A d d i t i o n a l l y , s i g n i f i c a n t d a t a w e r e s i m u l t a n e o u s l y d i s p l a y e d v i s u a l l y o n a n U.V. p a p e r t a p e r e c o r d e r a s a c h e c k . T h e " t r a d i t i o n a l n a v a l a r c h i t e c t s a p p r o a c h " o f e x a m i n g o n l y t h e f i r s t h a r m o n i c s o f r e s p o n s e s w a s n o t f o l l o w e d i n t h e s e t e s t s . O n e s t a n d a r d p r o c e s s i n g s t e p w i l l b e t h e d e t e r m i n a t i o n o f s p e c t r a f o r t h e v a r i o u s s i g n a l s r e c o r d e d . I n s o m e c a s e s b o t h p e a k a n d RMS v a l u e s o f t h e r e c o r d e d ( i r r e g u l a r ) s i g n a l s w i l l b e o f i n t e r e s t . D a t a f r o m a n u m b e r o f t h e r u n s w i l l b e u s e d t o c h e c k t h e c o m p u t e r s i m u l a t i o n s . T h i s c a n b e d o n e b o t h w i t h r e g u l a r a n d i r r e g u l a r w a v e s R e g u l a r W a v e s R e s u l t s o f e x p e r i m e n t s c a r r i e d o u t i n r e g u l a r w a v e s , u s i n g a t l e a s t t h r e e d i f f e r e n t w a v e h e i g h t s a n d a r a n g e o f w a v e p e r i o d s w h i c h i n c l u d e s t h e n a t u r a l p e r i o d o f t h e s t r u c t u r e i n w a t e r , w i l l b e u s e d t o d e t e r m i n e t h e b a s i c r e s p o n s e o f e a c h s t r u c t u r e . I f t h e b e h a v i o u r i s c o m p l e t e l y l i n e a r , t h e n a p l o t o f d e c k d i s p l a c e m e n t a m p l i t u d e d i v i d e d b y t h e w a v e a m p l i t u d e v e r s u s w a v e f r e q u e n c y w i l l y i e l d a f a m i l y o f i d e n t i c a l c u r v e s , s h o w i n g t h e w e l l - k n o w n r e s o n a n c e p e a k . T h e d e g r e e t o w h i c h t h e s e c u r v e s a r e i n d i v i d u a l , t h u s w a v e amp 1 i t u d e - d e p e n d e n t , i s a i n d i c a t i o n o f t h e n o n - l i n e a r i t y o f t h e s i t u a t i o n . N o n - l i n e a r i t i e s s u c h a s q u a d r a t i c d r a g l e a d t o t h e p h e n o m e n a t h a t a w a v e ( i n p u t ) a t o n e f r e q u e n c y y i e l d s f o r c e c o m p o n e n t s ( o u t p u t ) a t t h i s s a m e f r e q u e n c y a s w e l l a s a t h i g h e r h a r m o n e s o f t h i s . C o n v e r -s e l y , t h e p r e -s e n c e o f e x t r a e n e r g y a t h i g h f r e q u e n c i e -s m a n o u t p u t a s c o m p a r e d t o a n i n p u t c a n b e a n i n d i c a t i o n o f n o n - l i n e a r b e h a v i o u r . F o r c e c o m p o n e n t s i n t h e y - d i r e c t i o n c a n i m p l y t h e p r e s e n c e o f l i f t f o r c e s . H o w e v e r , t h e s e a r e o n l y e x p e c t e d t o b e o f s m a l l a m p l i t u d e , i n p a r t i c u l a r f o r t h e m o d e l w i t h t h e l a r g e d i a m e t e r l e g s .

(14)

P a i r e d R e g u l a r W a v e s A f i r s t c h e c k o f t h e s u p e r p o s i t i o n p r i n c i p l e , w h i c h m a k e s t h e s t u d y o f a l i n e a r ( i s e d ) s y s t e m s o a t t r a c t i v e , i s t o e x p o s e t h e m o d e l s t o a w a v e c o n s i s t i n g o f a s u p e r p o s i t i o n o f t w o r e g u l a r w a v e s o f d i f f e r e n t f r e q u e n c y a s u s e d a b o v e . S u c h p a i r e d w a v e s , t h e m s e l v e s , s h o w a w e l l - k n o w n b e a t p a t t e r n w i t h a l t e r n a t i n g s e g m e n t s o f l a r g e a n d s m a l l a m p l i t u d e . T h e w a v e f r e q u e n c i e s w e r e c h o s e n s u c h t h a t t h e y " e m b r a c e " t h e n a t u r a l f r e q u e n c y o f t h e m o d e l ; o n e f r e q u e n c y i s b e l o w t h e n a t u r a l f r e q u e n c y a n d o n e a b o v e i t . I f l i n e a r i t y a n d s u p e r p o s i t i o n i s p r e s e r v e d , t h e n t h e r e s u l t o f t h i s t e s t s h o u l d b e p r e d i c t a b l e f r o m t h e r e s u l t s w i t h r e g u l a r w a v e s . W a v e S p e c t r a R e s p o n s e T h e r e s p o n s e o f t h e m o d e l t o w a v e s h a v i n g a k n o w n , s o m e a s u r e d , e n e r g y s p e c t r u m w a s a l s o d e t e r m i n e d . . 1 I t i s n o t d e e m e d n e c e s s a r y t o g e n e r a t e a w a v e s p e c t r u m i n t h e m o d e l w h i c h e x a c t l y s a t i f i e s a t h e o r e t i c a l m o d e l s u c h a s t h a t d e t e r m i n e d b y t h e m e a n J O N S W A P s p e c t r u m . T h e l i n e a r i s e d r e s p o n s e f u n c t i o n , d e t e r m i n e d b y d i v i d i n g t h e o u t p u t s p e c t r u m b y t h e i n p u t w a v e - s p e c t r u m c a n b e c o m p a r e d t o t h a t d e t e r m i n e d u s i n g r e g u l a r w a v e s .

(15)

1 2 5 . S e l e c t e d E x p e r i m e n t a l R e s u l t s A s a c h e c k a f e w s e l e c t e d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s , d e r i v e d f r o m t h e U V r e c o r d i n g s , w e r e e x a m i n e d d u r i n g t h e e x p e r i m e n t s T h e d a t a , u s e d f o r t h i s p u r p o s e , a r e t a b u l a t e d i n t h e s u m m a r y o f t h e e x p e r i m e n t s i n A p p e n d i x I . T h e s e r e s u l t s a r e g i v e n b e l o w i n g r a p h s w i t h o u t d e t a i l e d d i s c u s -s i o n B e f o r e s t a r t i n g t h e e x p e r i m e n t s i n w a v e s , t h e p l a t f o r m d e c k o f m o d e l n u m b e r 1 w a s l o a d e d b y s t a t i c f o r c e s i n t h e x - d i r e c t i o n T h e r e s u l t i n g v e r t i c a l f o r c e s a t t h e h i n g e d c o n n e c t i o n o f t h e t h r e e l e g s t o t h e b o t t o m , ZA, ZB a n d Zc, w e r e m e a s u r e d . T h e r e s u l t s a r e g i v e n i n f i g u r e 5 - 1 . I t i s c l e a r t h a t t h e s u m o f t h e s e m e a s u r e d v e r t i c a l f o r c e s , Z A+ZB+ ZC, h a s t o b e z e r o . H o w e v e r t h e f i g u r e s h o w s t h a t a f o r c e o f a b o u t 5 N r e m a i n s . F i g u r e 5 - 2 s h o w s t h e d i s p l a c e m e n t s i n t h e x - d i r e c t i o n , d u e t o t h e s e s t a t i c l o a d s i n t h e x - d i r e c t i o n . F i g u r e 5 - 3 s h o w s t h e a m p l i t u d e s o f t h e h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t i n t h e x - d i r e c t i o n o f t h e p l a t f o r m d e c k o f m o d e l n u m b e r 1 i n s i m p l e r e g u l a r w a v e s w i t h t h r e e d i f f e r e n t n o m i n a l a m p l i t u d e s . F i g u r e 5 - 4 s h o w s t h e a m p l i t u d e s o f a w a v e f o r c e c o m p o n e n t , m e a s u r e d a t t h e d e c k l e v e l o f t h e f i x e d m o d e l n u m b e r 2 i n s i m p l e r e g u l a r w a v e s w i t h o n e n o m i n a l a m p l i t u d e . F i g u r e 5 - 5 s h o w s t h e a m p l i t u d e s o f t h e h o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n t m t h e x - d i r e c t i o n o f t h e p l a t f o r m d e c k o f t h i s m o d e l i n s i m p l e r e g u l a r w a v e s w i t h f i v e n o m i n a l a m p l i t u d e s . T h e s e f o r c e a n d d i s p l a c e m e n t a m p l i t u d e s a r e a l s o s h o w n f o r m o d e l n u m b e r 2-M i n t h e f i g u r e s 5-6 a n d 5-7 f o r t h r e e n o m i n a l w a v e a m p l i t u d e s . F i g u r e 5-8 s h o w s t h e h o r i z o n t a l d e f l e c t i o n s o f t h e p l a t f o r m d e c k o f m o d e l n u m b e r 2 , d u e t o a s t a t i c h o r i z o n t a l l o a d o n t h e p l a t f o r m d e c k i n t h e x - d i r e c t i o n . T h e s e h o r i z o n t a l d e f l e c t i o n s a r e a l s o s h o w n f o r m o d e l n u m b e r 2-M i n f i g u r e 5 - 9 .

(16)

F i g u r e 5 - 1 V e r t i c a l R e a c t i o n F o r c e s d u e t o a S t a t i c H o r i z o n t a l L o a d i n t h e x - D i r e c t i o n o n t h e P l a t f o r m D e c k o f M o d e l No 1

(17)

(18)

«Ijl iijiliij;

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1-!i lil! !l! l.o . frf rrr: r r F i g u r e 5 - 4 . A m p l i t u d e o f a W a v e F o r c e C o m p o n e n t o M o d e l No 2 i n S i m p l e R e g u l a r W a v e s

(19)

(20)

F i g u r e 5 - 9 H o r i z o n t a l D e f l e c t i o n s o f t h e P l a t f o r m D e c k o f M o d e l No 2-M, d u e t o a S t a t i c H o r i z o n t a l L o a d

t h e x - D i r e c t i o n o n t h e P l a t f o r m D e c k

(21)

1 8 6. A c k n o w l e d g e m e n t T h e a u t h o r s a r e i n d e b t e d t o D r . S v . S p a s s o v , R e s e a r c h F e l l o w a t t h e D e l f t U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , c o m i n g f r o m t h e B u l g a r i a n S h i p H y d r o d y n a m i c s C e n t r e i n V a r n a , a n d M r . P . J . S p a a r g a r e n , s t u d e n t -a s s i s t -a n t o f t h e F -a c u l t y o f C i v i l E n g i n e e r i n g o f t h e D e l f t _ U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , f o r t h e i r c o n t i b u t i o n s t o t h i s p r o j e c t , e s p e c i a l l y t h e d i m e n s i o n i n g o f t h e j a c k - u p m o d e l s . T h e i r w o r k h a s b e e n r e p o r t e d i n a n i n t e r n a l r e p o r t o f t h e S h i p H y d r o m e c h a n i c s L a b o r a t o r y : S p a s s o v S v . a n d P . J . S p a a r g a r e n On J a c k - u p P l a t f o r m s a n d M a r i n e R i s e r D y n a m i c s D e l f t U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , S h i p H y d r o m e c h a n i c s L a b o r a t o r y , R e p o r t No 7 9 3 - M , M a y 1 9 8 8 .

(22)

A p p e n d i x Ï . S u m m a r y o f E x p e r i m e n t s , T h e e x p e r i m e n t s w e r e c a r r i e d o u t i n T o w i n g T a n k N u m b e r I o f t h e S n i p H y d r o m e c h a n i c s L a b o r a t o r y d u r i n g a p a r t o f t h e m o n t h s J u l y a n d A u g u s t 1 9 8 8. „ nn/, T h e w i d t h o f t h i s t a n k i s 4 . 2 0 0 m e t e r . T h e w a t e r d e p t h w a s 2 0 0 4 m e t e r d u r i n g a l l e x p e r i m e n t s a n d t h e c o n s t a n t t e m p e r a t u r e o f t h e f r e s h w a t e r w a s a b o u t 1 7 . 0 ° C . T h e e x p e r i m e n t s w e r e c a r r i e d o u t w i t h t h r e e j a c k - u p m o d e l s i n o r d e r n u m b e r e d b y 1 , 2 a n d 2-M. J a c k - u p n u m b e r 2-M i s i d e n t i c a l t o j a c k - u p n u m b e r 2 , b u t m a s s e s o f 1 . 0 5 k g a r e a d d e d a t t h e d e c k l e v e l o n t h e c e n t e r l i n e o f e a c h l e g . T h e a x i s s y s t e m a n d t h e l o c a t i o n a r e g i v e n i n t h e f i g u r e b e l o w . 0 CM a £

>

-fj-

49-• W a v e

, p r o b e

^(upwards)

39.oo fn F i g u r e 1 - 1 . A x i s S y s t e m a n d L o c a t i o n i n T o w i n g T a n k I

(23)

2 0 T h e c a l i b r a t i o n f a c t o r s o f t h e 9 d y n a m o m e t e r s a t t h e l o w e r l e g - e n d s a r e l i s t e d b e l o w Ax: 1 V o l t 4 6 . 2 N Ax: 1 V o l t = 4 2 . 7 N Ax: 1 V o l t = 4 1 . 5 N Bx: 1 V o l t = 4 7 . 8 N By: Bz : 1 V o l t 4 3 , , 6 N By: Bz : 1 V o l t = 4 6 , 6 N Cx: 1 V o l t = 4 4 . 7 N ° z • 1 V o l t 4 3 . 0 N ° z • 1 V o l t 4 4 . 8 N T h e c a 1 i b r a t i o n f a c t o r o f i n t h e s p a c e - f i x e d t o p f o r c e s , i s g i v e n b y : i i d t h e d y n a m o m e t e r u s e d t o m e a s u r e t h e f o r c e e o f t h e p l a t f o r m , c a u s e d b y t h e w a v e D _{x •} 1 V o l t = 2 0 . 0 N A n i n s t r u m e n t a t i o n r e c o r d e r w a s u s e d v a r i o u s s i g n a l s a s l i s t e d b e l o w : f o r r e g i s t r a t i o n o f t h e C h a n n e 1 1 : f o r c e - s i g n a l *A C h a n n e l 2 : f o r c e - s i g n a l ZA C h a n n e l 3 f o r c e - s i g n a l xB C h a n n e l 4 f o r c e - s i g n a l _zB C h a n n e l 5 f o r c e - s i g n a l xc C h a n n e l 6 f o r c e - s i g n a l zC C h a n n e 1 7 d i s p l a c e m e n t - s i g n a l XA C h a n n e l 8 d i s p l a c e m e n t - s i g n a l XC C h a n n e l 9 : d i s p l a c e m e n t - s i g n a l YA C h a n n e l 1 0 ; d i s p l a c e m e n t - s i g n a l y c C h a n n e 1 1 1 ; n o t u s a b 1 e - s i g n a l C h a n n e 1 1 2 ; a c c e l e r a t i o n - s i g n a l XD C h a n n e l 1 3 : w a v e - e l e v a t i o n - s i g n a l T h e t a p e s p e e d w a s 1 - 7 / 8 i n c h p e r s e c o n d . T h e s i g n a l s o n c h a n n e l s 1 2 a n d 1 3 w e r e r e c o r d e d d i r e c t l y , v i a a m o d u l a t o r - d e m o d u l a t o r . A r é f e n c e v o l t a g e o f ±JY V o l t o r ± 1 V o l t w a s g i v e n o n t h e t a p e s r e g u l a r l y t o o . ., A l l r e q u i r e d i n f o r m a t i o n f o r d a t a - p r o c e s s i n g , s u c h a s c a l i b r a t i o n d a t a , a m p l i f i c a t i o n f a c t o r s , e t c . , w a s s t o r e d o n t h e v o i c e c h a n n e l o f t h e r e c o r d e r . A n U.V. p a p e r t a p e r e c o r d e r w a s u s e d f o r r e g i s t r a t i o n o f t h e v a r i o u s s i g n a l s a s l i s t e d b e l o w : C h a n n e l C h a n n e l C h a n n e 1 C h a n n e l C h a n n e l C h a n n e l C h a n n e l C h a n n e 1 C h a n n e l C h a n n e l C h a n n e 1 C h a n n e l 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 a c c e l e r a t i o n - s i g n a l y r j a c c e l e r a t i o n - s i g n a l x D ( a l s o o n d i s p l a c e m e n t - s i g n a l xc ( a l s o o n d i s p l a c e m e n t - s i g n a l xA ( a l s o o n d i s p l a c e m e n t - s i g n a l yc ( a l s o o n d i s p l a c e m e n t - s i g n a l y A ( a l s o o n 7A o r f o r c e - s i g n a l I I I I I f o r c e - s i g n a l Y f o r c e - s i g n a l Y f o r c e - s i g n a l YB n o t u s a b l e w a v e - e l e v a t i o n - s i g n a l f ( a l s o o n I n o t u s e d R. )

(24)

T h e s t a n d a r d c a l i b r a t i o n f a c t o r s o f t h e s e s i g n a l s a r e a s f o l l o w s w a v e - e l e v a t i o n - s i g n a l f d i s p l a c e m e n t - s i g n a l x A d i s p l a c e m e n t - s i g n a l yA d i s p l a c e m e n t - s i g n a l xc d i s p l a c e m e n t - s i g n a l yc a c c e l e r a t i o n - s i g n a l x D : a c c e l e r a t i o n - s i g n a l yD: f o r c e - s i g n a l Y A f o r c e - s i g n a l Y B f o r c e - s i g n a l Y Q

, V :-up n u m b e r

1 :

. V V o l t

= 20 . 0 N = 1 . 0

cm o n

u

. V f o r c e -s i g n a l X _D o f j a c k - u p n u m b e r 2 a n d 2-M: 1.0 V o l t = 20.0 N = 4.5 cm o n U.V. F o r a f e w r u n s a n e n l a r g e d s c a l e w a s u s e d f o r t h e w a v e - e l e v a t i o n s i g n a l o n t h e p a p e r t a p e . T h i s i s m a r k e d i n t h e t a b l e s w i t h a c o m m e n t . W h e n l o o k i n g i n t h e d i r e c t i o n o p p o s i t e t h e p a p e r t r a n s p o r t ( s t a n -d i n g i n f r o n t o f t h e r e c o r -d e r ) t h e p o s i t i v e -d i r e c t i o n o f t h e s i g n a l s i s a m o v e m e n t f r o m l e f t t o r i g h t o n t h e U.V. r e c o r d e r . L e f t i s a l s o d e f i n e d b y t h e n u m b e r e d s i d e o f t h e p a p e r t a p e . D u r i n g t h e e x p e r i m e n t s i n i r r e g u l a r w a v e s t h e t r a n s i e n t t i m e a f t e r s t a r t i n g t h e g e n e r a t i o n o f t h e w a v e s a n d b e f o r e s t a r t i n g t h e r e g i s t r a t i o n o f t h e s i g n a l s w a s a b o u t t h r e e m i n u t e s . T h i s w a s d o n e t o g e t a p r o p e r r e g i s t r a t i o n o f t h e b e h a v i o u r o f t h e p l a t f o r m F o r e a c h r u n i n i r r e g u l a r w a v e s t h e m e a s u r i n g t i m e w a s a b o u t 2Ü m i n u t e s I n t h e f o l l o w i n g t a b l e s a l l e x p e r i m e n t s a r e l i s t e d i n t h e o r d e r a s t h e y h a v e b e e n c a r r i e d o u t . I n t h e s e t a b l e s s o m e r u n s a r e m a r k e d w i t h " f r e e o s c i l l a t i o n . T h e s e e x p e r i m e n t s w e r e c a r r i e d o u t i n s t i l l w a t e r . I f n o c o u n t e r r e a d i n g i s g i v e n , t h e n t h e s i g n a l s w e r e r e c o r d e d o n t h e U.V. p a p e r t a p e r e c o r d e r o n l y . , T h e m a r k " r e f e r e n c e s i g n a l " m e a n s t h a t a r e f e r e n c e v o l t a g e o f ±JI V o l t o r ±1 V o l t w a s g i v e n o n t h e i n s t r u m e n t a t i o n r e c o r d e r .

(25)

2 2 Jack-up No 1 I n A i r . Run no Experiment deck-leg connection 001 F r e e o s c i l l a t i o n i n x - d i r e c t i o n unglued of a "naked" model unglued 002 F r e e o s c i l l a t i o n i n y - d i r e c t i o n

unglued o f a "naked" model unglued 003 F r e e h o r i z o n t a l r o t a t i o n

a mass of 5.0 kg on each l e g unglued 004 F r e e h o r i z o n t a l r o t a t i o n w i t h

a mass of 5.0 kg on each l e g unglued

005 F r e e o s c i l l a t i o n i n x - d i r e c t i o n

w i t h a mass o f 5 kg on each l e g glued

Note: The o r i g i n a l leg-deck connection was found t o a l l o w r e l a t i v e motions. As t h i s was c o n s i d e r e d u n d e s i r a b l e the connection was glued making i t much more r i g i d .

Run numbers 006 u n t i l 014 are p a r t o f an e x p e r i m e n t a l t e s t program, c a r r i e d out to get an i m p r e s s i o n of the q u a l i t y of t h e v a r i o u s s i g n a l s and t h e i r magnitudes. Jack-up No X . S t a t i c Load on P l a t f o r m I n x - D i r e c t i o n . (not numbered) X XA ZA ZB ZC SUM (N) Cm) (N) (N) (N) (N) 0.0 0.000 0.0 0.0 0.0 0.0 4.9 0.010 -18.4 +8.6 +8.8 -1.0 9.8 0.019 -31.0 +17.6 +18.6 +5.2 14.7 0.029 -49.6 +26.6 +28.2 +5.2 19.6 0.039 -67.7 +35.3 +37.9 +5.5 24.5 0.049 -86.2 +44.3 +47.6 +5.7 29.4 0.058 -106.0 +53.2 +57.9 + 5.1 34.3 0.069 -124.5 +62.5 +68.0 +5.9 39.2 0.079 -143.2 +71.2 +78.2 +6.2

(26)

Jack-up No 1. Have E x c i t a t i o n i n Simple Regular Haves. Run 015 016 017 018 019 020 021 022 023 024 025 026 027 028 029 030 031 032 033 034 035 036 037 038 039 040 041 042 043 044 045 046 047 048 049 050 f (Hz) 000 800 200 100 900 850 750 700 930 0.700 0.750 800 850 900 950 000 100 870 700 750 800 850 900 950 000 100 150 200 250 300 1.350 1.400 500 1.600 700 f a On) 0200 0210 0190 0.0200 0.0195 0210 0209 0202 0210 0105 0105 0105 0102 0104 0105 0100 0104 0.0105 0320 0310 0318 0300 0275 0315 0310 0315 0.0094 0.0085 0090 0091 0110 0.0110 0.0090 0070 counter r e a d i n g of tape number: 091/113 0000-0089 0090¬ 0097¬ 0107¬ 0115¬ 0122¬ 0128¬ 0138¬ 0147¬ 0153-0097 0107 0114 0121 0128 0135 0146 0153 0159 0160-0212 0215¬ 0223¬ 0232¬ 0263¬ 0271¬ 0281¬ 0291¬ 0300¬ 0308¬ 0317¬ 0329¬ 0336¬ 0348¬ 0355¬ 0365¬ 0374¬ 0385-0222 0231 0263 0271 0280 0290 0300 0308 0316 0327 0335 0347 0355 0364 0373 0384 0395 0395-0405 0406¬ 0471¬ 0482¬ 0494¬ 0507¬ 0522¬ 0537¬ 0550¬ 0561-0416 0481 0492 0506 0520 0536 0548 0560 0571

range o f s t r a i n gauge meters f o r :

0 0 300 300 100 100 300 300 300 300 300 100 100 300 300 300 100 100 100 300 300 300 1000 1000 1000 300 300 300 100 100 100 100 100 100 100 100 100

oo

1000 1000 1000 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 J L Az CfO 3000 3000 1000 1000 3000 3000 3000 3000 3000 1000 1000 3000 3000 3000 1000 1000 300 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 300 300 O O 300 300 100 100 300 300 300 300 300 100 100 300 300 300 100 100 100 300 300 300 1000 1000 1000 300 300 300 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0 0 1000 1000 1000 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 Bz 0 0 3000 3000 1000 1000 3000 3000 3000 3000 3000 1000 1000 3000 3000 3000 1000 1000 300 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 300 300 0 0 300 300 100 100 300 300 300 300 300 100 100 300 300 300 100 100 100 300 300 300 1000 1000 1000 300 300 300 100 100 100 100 100 100 100 100 100

y

oo

1000 1000 1000 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 Cz 3000 3000 1000 1000 3000 3000 3000 3000 3000 1000 1000 3000 3000 3000 1000 1000 300 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 300 300 "Aa On) 0.0079 0235 0015 0035 0254 0335 0165 0.0129 0.0197 0.0060 0.0070 0.0128 0.0206 0.0153 0.0073 0040 0018 0223 0183 0228 0318 0405 0334 0208 0115 0051 0.0015 0.0014 0.0012 0.0015 0.0018 0.0017 0.0014 0010 A a ^a (-) 40 12 08 17 1.30 60 83 64 94 .60 .74 1.21 2.00 1.47 0.69 0.40 . 17 .11 .57 .73 .00 .35 .21 .66 10.37 0.16 0.16 0.16 I n f o r m a t i o n and r e f e r e n c e s i g n a l . R e f e r e n c e s i g n a l . Non-harmonic wave. F r e e o s c i l l a t i o n . No U.V. r e c o r d i n g .

(27)

2 4

Run

Jack-up No 1. Wave E x c i t a t i o n i n P a i r e d Regular Waves.

051 052 053 054 f (Hz) max fa (m) 0.807/0.893 0.807/0.893 0.807/0.893 0.807/0.893 0.0058 0.0135 0.0235 0.0350 counter r e a d i n g of tape number: 091/113 0572-0582 0583-0596 0597-0610 0611-0624 0625-0636

range o f s t r a i n gauge meters f o r :

\

Az Bx By Bz Cx cy Cz C M ) C M ) C M ) C M ) C M > C M ) C M ) C M ) C M ) 300 300 1000 300 300 1000 300 300 1000 300 300 1000 300 300 1000 300 300 1000 1000 300 3000 1000 300 3000 1000 300 3000 1000 300 3000 1000 300 3000 1000 300 3000 R e f e r e n c e s i g n a l .

I t may be noted t h a t the t a b u l a t e d maximum fB v a l u e s , d e r i v e d from t h e U.V. r e c o r d i n g s ,

are approximate v a l u e s only.

Jack-up No 1. Wave E x c i t a t i o n i n I r r e g u l a r Haves.

Run spe ctrum counter range of s t r a i n gaug e meters f or: r e a d i n g no no f of tape Ax

\

Az Bx By Bz Cx cy Cz number:

\

(-) (Hz) 091/113 C M ) C M ) C M ) ( M ) ( M ) C M ) C M ) C M ) C M ) 055 12 0.750 0653-0838 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 056 12 0.750 0839-1021 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 057 12 0.750 1023-1208 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 1209-1249 058 13 0.850 1250-1432 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 059 13 0.850 1433-1628 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 060 13 0.850 1629-1815 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 061 14 0.950 1816-2002 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 062 14 0.950 2005-2197 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 063 14 0.950 2200-2388 300 300 3000 300 300 3000 300 300 3000 064 065 R e f e r e n c e s i g n a l . F r e e o s c i l l a t i o n . F r e e o s c i l l a t i o n .

(28)

Jack-up No 1. Have F o r c e s in Simple Regular Waves.

Run wave counter range o f s t r a i n gaug e meters f or: r e a d i n g

no f _{f a} o f tape

*x Dx Az Bx By Bz Cx Cz

number:

(Hz) (m) 091/113 (M) 0 0 CfO 0 0 ( / O O O (/O

_<*o

O O

066 1 000 0 0185 2404-2417 300 300 300 300 300 300 300 300 300 067 0 800 0 0193 2418-2429 300 300 300 300 300 300 300 300 300 068 1 200 0 0190 2430-2440 300 300 300 300 300 300 300 300 300 069 1 100 0 0198 2442-2454 300 300 300 300 300 300 300 300 300 070 0 850 0 0195 2455-2466 300 300 300 300 300 300 300 300 300 071 0 900 0 0188 2467-2478 300 300 300 300 300 300 300 300 300 072 0 750 0 0197 2480-2492 300 300 300 300 300 300 300 300 300 073 0 700 0 0195 2493-2505 300 300 300 300 300 300 300 300 300 074 0 .930 0 0186 2505-2518 300 300 300 300 300 300 300 300 300 075 0 .930 0 0195 2519-2536 300 300 300 300 300 300 300 300 300 076 1 .200 0 0190 2537-2554 300 300 300 300 300 300 300 300 300 A has a z e r o s h i f t . Peaked f o r c e s i g n a l . F i x e d c o u p l i g mechanism f o r Dx F i x e d c o u p l i g mechanism f o r Dx

The second s t r a i n gauge meter A , marked h e r e by Dx, was used to measure

the f o r c e s Xn a t the t o p - s i d e f i x e d p l a t f o r m due t o the wave e x c i t a t i o n .

The p l a t f o r m was f i x e d by means of a double c a r d a n i c c o u p l i n g mechanism. Due to too h i g h a t o l e r a n c e i n t h i s c o u p l i n g , the f o r c e s i g n a l i s somewhat peaked.

Only during run numbers 075 and 076 t h i s c o u p l i n g was r e p l a c e d by a f i x e d coupling mechanism t o check the s i g n a l s . No s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s were found.

(29)

2 6

Jack-up No 2 . Wave E x c i t a t i o n i n Simple Regular Waves.

Run wave counter range of s t r a i n gauge ! met! i t s fc >r:

xA a r e a d i n g c no f f a on tape Ax

\

Az Bx By Bz cx s Cz xA a > a number:

\

(-) (Hz) Cm) 091/113 C M ) C M ) ( M ) C M ) C M ) C M ) C M ) ( M ) ( M ) (m) (-) 077 2555-2597 078 D.700 3.0300 2599-2609 30 30 100 30 30 100 30 30 100 D.0051 3.17 079 0.750 3.0292 2610-2620 30 100 100 30 100 100 30 100 100 3.0060 0.20 080 0.800 3.0288 2621-2631 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0078 0.27 081 0.850 0.0270 2632-2642 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0063 0.23 082 0.900 0.0280 2643-2653 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0052 0.19 083 0.950 0.0290 2654-2664 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0039 0.13 084 1.000 0.0280 2665-2676 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0028 0.10 085 1.050 0.0288 2677-2690 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0020 0.07 086 1.100 0.0280 2691-2702 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0013 0.05 087 1.150 0.0275 2703-2714 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0011 0.04 088 0.600 0.0290 2715-2725 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0035 0.12 089 0.500 0.0250 2726-2737 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0022 0.09 090 0.900 0.0213 2738-2748 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0036 0.17 091 0.800 0.0198 2749-2762 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0055 0.28 092 0.700 0.0205 2763-2774 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0031 0.15 093 0.600 094 0.600 0.0198 2775-2786 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0020 0.10 095 0.850 0.0205 2787-2798 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0048 0.24 096 0.750 0.0205 2799-2810 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0040 0.19 097 0.500 0.0165 2812-2825 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0011 0.06 098 1.000 0.0193 2827-2837 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0020 0.10 099 1.100 0.0200 2838-2849 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0010 0.05 100 1.200 0.0200 2850-2861 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0008 0.04 101 0.825 0.0190 2861-2871 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0051 0.27 102 0.775 0.0205 2872-2884 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0049 0.24 103 0.775 2885-2890 30 100 100 30 100 100 30 100 100 104 105 0.800 0.0375 2891-2902 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0089 0.24 106 0.900 0.0375 2903-2913 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0060 0.16 107 1.000 0.0397 2913-2923 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0038 0.10 108 0.700 0.0410 2925-2935 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0103 0.25 109 0.600 0.0373 2936-2946 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0056 0.15 110 0.500 0.0325 2947-2957 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0030 0.09 111 0.750 0.0395 2958-2968 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0110 0.28 112 0.'725 0.0395 2969-2980 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0115 0.29 113 0.775 0.0400 2981-2991 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0105 0.26 114 0.775 0.0293 2992-3005 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.0079 0.27 3006-3036 115 0.825 0.0302 3037-3048 30 100 100 100 100 100 30 100 100 0.0075 0.25 116 0.500 0.0520 3050-3065 30 100 300 30 100 300 30 100 300 0.0083 0.16 117 0.600 0.0645 3066-3075 30 100 300 30 100 300 30 100 300 0.0198 0.30 118 0.600 0.0598 3076-3088 30 100 300 30 100 300 30 100 300 0.0170 0.28 119 0.700 0.0615 3089-3099 30 100 300 30 100 300 30 100 300 0.0225 0.37 120 0.800 0.0593 3100-3110 30 100 300 30 100 300 30 100 300 0.0154 0.26 121 0.550 0.0542 3112-3123 30 100 300 30 100 300 30 100 300 0.0125 0.23 122 0.650 0.0650 3124-3139 30 100 300 30 100 300 30 100 300 0.0249 0.38 123 0.750 0.0620 3140-3150 30 100 300 30 100 300 30 100 300 0.0212 0.34 R e f e r e n c e s i g n a l . R o t a t i o n of p l a t f o r m . R o t a t i o n o f p l a t f o r m . Repeat o f run 93. T r a n s i e n t r e s p o n s e . F r e e o s c i l l a t i o n . R e f e r e n c e s i g n a l .

(30)

Jack-up No 2 . Have E x c i t a t i o n i n P a i r e d R e g u l a r Haves.

Run wave counter range o f s t r a i n gauge met e r s f o r : r e a d i n g no f max fa on tape Ax

\

(Hz) (m) 091/113 <*0

oo oo oo

0 0 (M> 0 0

_(fO

124 0 760/0 846 0.0400 3151-3162 30 100 100 30 100 100 30 100 100 125 0 760/0 846 0.0700 3163-3173 30 100 100 30 100 100 30 100 100 126 0 760/0 846 0.0550 3174-3186 30 100 100 30 100 100 30 100 100 127 0 750/0 836 0.0650 3187-3200 30 100 100 30 100 100 30 100 100 128 0 750/0 836 0.0480 3201-3211 30 100 100 30 100 100 30 100 100 129 0 750/0 836 0.0800 3211-3224 30 100 300 30 100 300 30 100 300 130 0 700/0 786 0.0680 3225-3236 30 100 300 30 100 300 30 100 300 131 0 700/0 786 0.0800 3237-3248 30 100 300 30 100 300 30 100 300 132 0 700/0 786 0.1000 3249-3261 30 100 300 30 100 300 30 100 300 cm f cm C 0.5 cm on U.V. 0.5 cm on U.V.

I t may be noted t h a t the t a b u l a t e d maximum f v a l u e s , d e r i v e d from the U.V. r e c o r d i n g s , are approximate v a l u e s only.

Jack-up No 2 . Have F o r c e s i n Simple Regular Haves.

Run wave counter range o f s t r a i n gaug e meters f o r :

Y XD a r e a d i n g XD a no f f a on tape Ax Dx Az Bx By Bz Cx cy Cz f a number: (Hz) (m) 091/113 0 * ) O O </0 0 0 ( / O 0 0 0 0 O O 0 0 (N) N/m 3261-3270 133 o : s o o 0.0320 3270-3280 30 30 300 30 30 300 30 30 300 134 0.500 0.0360 3281-3291 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.25 6.8 135 0.600 0.0480 3292-3303 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.42 8.7 136 0.700 0.0430 3304-3314 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.38 8.9 137 0.800 0.0440 3315-3329 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.34 7.8 138 0.900 0.0420 3329-3340 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.30 7.3 139 1.000 0.0400 3340-3353 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.22 5.4 140 0.650 0.0414 3354-3364 30 100 100 30 100 100 30 100 100 0.36 8.7 R e f e r e n c e s i g n a l .

XD on U.V. r e c o r d i n g too bad.

Repeat o f run 133.

The second s t r a i n gauge meter A , marked h e r e by Dx > was used to measure

the f o r c e s XD a t the t o p - s i d e f i x e d p l a t f o r m due t o t h e wave e x c i t a t i o n .

(31)

28

Jack-up No 2 . Have E x c i t a t i o n i n I r r e g u l a r Haves.

Run spectrum counter range of s t r a i n gaug e mat ars f o r : r e a d i n g no no f of tape

_\

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(-) (Hz) 091/125 C M ) ( M ) ( M ) ( M ) C M ) C M ) C M ) C M ) C M ) 1236-1282 141 12 0.750 1283-1471 30 100 100 30 100 100 30 100 100 142 12 0.750 1472-1661 30 100 100 30 100 100 30 100 100 143 12 0.750 1662-1845 30 100 100 30 100 100 30 100 100 144 13 0.850 1845-2033 30 100 100 30 100 100 30 100 100 145 13 0.850 2034-2223 30 100 100 30 100 100 30 100 100 146 13 0.850 2224-2432 30 100 100 30 100 100 30 100 100 tape no 091/133 0000-0030 147 14 0.950 0033-0235 30 100 100 30 100 100 30 100 100 148 14 0.950 0237-0423 30 100 100 30 100 100 30 100 100 149 14 0.950 0424-0607 30 100 100 30 100 100 30 100 100 150 12 0.750 0608-0792 30 100 100 30 100 100 30 100 100 151 13 0.850 0796-0981 30 100 100 30 100 100 30 100 100 152 14 0.950 0981-1168 30 100 100 30 100 100 30 100 100 153 154 155 R e f e r e n c e s i g n a l . R e f e r e n c e s i g n a l . 2 times a b r e a k i n g 3 times a b r e a k i n g F r e e o s c i l l a t i o n . F r e e o s c i l l a t i o n . F r e e o s c i l l a t i o n . No U.V. r e c o r d i n g s a v a i l a b l e o f run 141 -152.