立式海管位姿測量方法及測量儀器研究.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展和進步,人們對能源的需求越來越大,傳統(tǒng)的陸上資源已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展所帶來的巨大需求,所以,對海洋資源的開發(fā)變的非常重要。然而我國在海洋工程相關領域的技術跟發(fā)達國家還有較大的差距,特別是在水下管道鋪設及管道回接技術方面。因此課題依據(jù)中國海洋石油工程股份有限公司所承擔的課題——“數(shù)顯式法蘭測量儀項目”,目的是研制出實驗樣機,用于為立式海管回接預制膨脹彎提供所需要的計算參數(shù),即測量水下立式海管兩個法蘭端面中心的相對位置和管

2、線的相對角度。
　　本文對國內(nèi)外水下測量技術領域的現(xiàn)狀進行了分析和研究,分別介紹了當前主要的測量技術方法水聲測量和GPS測量定位以及對當前的拉繩測量系統(tǒng)進行了重點的分析。同時綜合課題技術指標要求,提出了用于水下立式海管位姿測量的數(shù)顯式法蘭測量儀系統(tǒng)的總體方案,具體分為機械結構設計、控制系統(tǒng)設計和管道位姿算法以及上位機監(jiān)控軟件的設計。
　　論文對測量儀的機械結構進行了設計,采用十字托結構進行水平角度測量,通過拉桿進行俯仰角度的

3、測量。同時設計了用于立管夾持的底座機構,為了便于實驗研究以及增大測量儀的使用范圍,設計了一種用于水平管道的底座。考慮到設備用于水下環(huán)境,設計了基于磁耦合原理的角度編碼器,使動密封轉化為靜密封,提高了設備的可靠性。
　　本文重點對立式海管的位姿測量算法進行了詳細研究,通過運用機器人學相關理論和空間向量的運算,求解了水下兩個立式海管之間的相對位姿,也對水平管道算法進行了運算,同時應用懸索理論對測量繩的曲線形狀和繩長進行了分析和研究。應