深水半潛式鉆井平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著我國船舶工業(yè)和深海油氣開采事業(yè)的發(fā)展,傳統(tǒng)船舶與海洋工程定位系統(tǒng)顯然已經(jīng)不能滿足深海平臺(tái)正常作業(yè)的需求,而先進(jìn)的動(dòng)力定位技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣范應(yīng)用于多種海洋平臺(tái)作業(yè)中,尤其是近年來得到了快速發(fā)展。因此,對(duì)動(dòng)力定位系統(tǒng)的研究與分析對(duì)海洋工程的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)和指導(dǎo)意義。
　　 本文以一座深水半潛式鉆井平臺(tái)為研究對(duì)象,主要圍繞其環(huán)境載荷和動(dòng)力定位系統(tǒng)理論分析的相關(guān)方面展開研究。首先,簡(jiǎn)單分析了半潛式鉆井平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)的

2、基本設(shè)計(jì)要求,并介紹了應(yīng)用于半潛平臺(tái)動(dòng)力定位的推力系統(tǒng),給出了具體的配置方案,這些都為后續(xù)工作包括數(shù)學(xué)建模以及數(shù)值研究奠定了基礎(chǔ)。為獲取準(zhǔn)確的環(huán)境載荷數(shù)據(jù)以供動(dòng)力定位系統(tǒng)分析所用,本文對(duì)半潛平臺(tái)的環(huán)境載荷進(jìn)行了理論計(jì)算,重點(diǎn)討論了二階波浪漂移力的計(jì)算,引入了一種遠(yuǎn)場(chǎng)理論與經(jīng)驗(yàn)公式相結(jié)合的漂移力計(jì)算方法,并對(duì)數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià),形成適用于半潛式平臺(tái)環(huán)境載荷計(jì)算的技術(shù)手段。依據(jù)規(guī)范指導(dǎo)意見,結(jié)合推力系統(tǒng)和環(huán)境載荷的數(shù)學(xué)模型,編制動(dòng)

3、力定位能力計(jì)算程序,并繪制半潛平臺(tái)設(shè)計(jì)工況下的定位能力曲線,對(duì)完整模式和各種失效模式下動(dòng)力定位能力進(jìn)行分析,檢驗(yàn)了動(dòng)力定位系統(tǒng)的安全可靠性。此外,本文根據(jù)PID控制理論、Kalman濾波技術(shù)和最小功率消耗推力分配邏輯建立了半潛平臺(tái)整個(gè)動(dòng)力定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并編寫了相應(yīng)的仿真程序,對(duì)半潛平臺(tái)動(dòng)力定位系統(tǒng)在設(shè)計(jì)工況下的定位性能進(jìn)行時(shí)域動(dòng)態(tài)模擬,并考慮了推力器的完整模式和失效模式。通過分析平臺(tái)運(yùn)動(dòng)、定位精度、功率消耗、推力器工作狀態(tài)等模擬結(jié)