深水半潛式平臺(tái)系泊自動(dòng)定位半物理仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、經(jīng)濟(jì)全球化和不斷增長(zhǎng)的能源需求迫使平臺(tái)結(jié)構(gòu)的技術(shù)更新?lián)Q代且工作在越來(lái)越深的水域。因此，計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真技術(shù)逐漸取代昂貴耗時(shí)的試驗(yàn)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是基于復(fù)雜的描述各個(gè)結(jié)構(gòu)及部件的動(dòng)態(tài)行為的物理模型而建立起來(lái)的。本文討論的深水半潛式海洋平臺(tái)系泊自動(dòng)定位系統(tǒng)就是一種半物理仿真系統(tǒng)，它具有模擬海洋平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制能力，均衡力場(chǎng)分布，同時(shí)對(duì)各實(shí)物錨機(jī)和模擬錨機(jī)間能相互協(xié)調(diào)。
　　 半潛式平臺(tái)長(zhǎng)期在海洋上生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，作業(yè)海洋的區(qū)域環(huán)境很嚴(yán)酷，通

2、常都要求系泊系統(tǒng)將平臺(tái)浮體控制在一定的范圍內(nèi)才行。系泊系統(tǒng)基本包括輻射狀以不同角度均勻布置的8個(gè)以上系泊纜，對(duì)于平臺(tái)浮體的定位性能要求非常高的情況，一般配有輔助動(dòng)力定位系統(tǒng)。系泊系統(tǒng)既要保證浮體運(yùn)動(dòng)滿足作業(yè)工況和生存工況的基本要求，防止鉆井立管和生產(chǎn)立管斷裂，又要避免系泊纜與附近海域系泊的其他船舶，其他作業(yè)平臺(tái)系統(tǒng)和海底管線之間的碰撞。因此，深水系泊自動(dòng)定位半物理仿真系統(tǒng)在海洋工程中的應(yīng)用具有廣闊前景。
　　 系泊自動(dòng)控制系統(tǒng)的

3、能持續(xù)檢測(cè)出平臺(tái)的實(shí)際坐標(biāo)位置相比預(yù)定坐標(biāo)位置的誤差，并完全考慮到海風(fēng)、海浪、海流等外界環(huán)境擾動(dòng)力和力矩的影響，控制算法模塊快速計(jì)算出使平臺(tái)恢復(fù)到目標(biāo)位置時(shí)，系泊纜需要產(chǎn)生的張力值，通過(guò)串口通信模塊對(duì)每臺(tái)錨機(jī)發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)錨機(jī)的收放纜繩調(diào)整，從而使平臺(tái)始終維持在海平面上生產(chǎn)作業(yè)要求的海域位置。
　　 論文通過(guò)理論分析和數(shù)值計(jì)算對(duì)應(yīng)用在一座預(yù)定工作海域?yàn)橹袊?guó)南海的半潛式鉆井平臺(tái)在1500m水深的系泊系統(tǒng)進(jìn)行研究。
　　

4、 論文主要工作重點(diǎn)包括：
　　 首先，根據(jù)相關(guān)資料，深入研究海洋平臺(tái)與系泊系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出適合本系統(tǒng)的建模仿真算法，充分考慮平臺(tái)和系泊纜的耦合運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力特性。
　　 其次，結(jié)合本系泊系統(tǒng)的仿真部分和參試實(shí)物，并參照半物理仿真的基本結(jié)構(gòu)確定系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)方案。
　　 最后，著重介紹本系統(tǒng)的用戶操作系統(tǒng)，即人機(jī)界面和數(shù)據(jù)通信程序設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。
　　 本文圍繞深水半潛式平臺(tái)系泊系統(tǒng)的相關(guān)問題開展了以下方