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本文对具有动力定位深海采矿船高海情下的运动响应及运动特性开展研究。针对具有6个推进器构成的动力定位系统,考虑高海情及空载和满载两种典型工况,基于推力最小和运动最小条件,应用卡尔曼滤波器结合线性二次型最优控制理论的控制算法优化推力,进行动力定位系统的参数整定,实时优化调整推力的方向和大小,计算采矿船高海情下的运动和推力的时间历程响应和分析运动特性。经计算,得到了深海采矿船空载和满载工况在高海情下实施海上定位的浪向及需要的推力大小,确定了采矿船动力定位系统在高海情下的适应性,评估了高海情下深海采矿船的定位能力。 相似文献
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《海洋技术学报》2023,(3)
深海中蕴藏着丰富的矿产资源,深海采矿船是深海采矿的重要装备,通过动力定位系统控制采矿船的海上位置,动力定位系统由若干推进器组成。采矿船在海上受到风浪流作用,推进器一旦失效极易发生采矿船运动失控等安全事故,本文研究推进器不同失效方式下动力定位性能,分析推进器不同失效方式动力定位功能的损失。根据势流理论计算波浪载荷,数值模拟深海采矿船不同位置的单个推进器失效和多个推进器失效方式下的时域运动响应,对比各种失效方式对深海采矿船纵荡、横荡、艏摇三个自由度运动的影响,分析各种失效方式对剩余推进器推力的影响。研究结果表明：采矿船空载90°浪向,推进器不同失效模式对于纵荡运动影响远小于对横荡和艏摇运动影响,船艉单推进器失效对于纵荡和艏摇动力定位的影响大于两个推进器失效影响;对于采矿船多自由度运动动力定位两个推进器失效大于单推进器失效影响;一侧两个推进器或两侧推进器同时失效,对动力定位的影响相同,对于横荡运动的影响最大。本文揭示了深海采矿船推进器失效对于采矿船运动的影响程度和机理,对于深海采矿船的安全作业具有指导意义。 相似文献
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建立双臂起重船从运输船上起吊大型稳桩施工平台的吊装系统模型,其中,起重船与运输船呈T型布置。首先基于势流理论,采用专业水动力分析软件AQWA开展了双船系统的频域水动力分析,分析双船起吊系统的水动力干扰特性和遮蔽效应,并对双船间隙自由液面进行黏性修正从而提高频域多体水动力分析的精度。进一步采用频域—时域方法对起吊耦合系统进行参数分析,探究起吊速度、波浪周期等对吊索张力和起重船运动的影响规律。分析多个工况下运输船的遮蔽效应对起吊系统的影响。结果表明,对间隙流体施加阻尼自由液面边界条件可以一定程度提高计算模型的精度,在某些周期的迎浪条件下运输船对起重船的遮蔽效应可以降低吊装系统的响应;起吊速度对时域动力响应的影响较小;周期为8 s的规则波引起过大的动力响应。 相似文献
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大型海洋结构物的退役和拆除是油气行业面临的一个巨大挑战。双船起重拆除法提供了一种低成本、高效、灵活的解决方案,该方案采用两艘具有动力定位功能的半潜运输船从平台两侧将平台上层组块托起,随后协同托举运输至第三艘半潜运输船上后转运送至陆地。在这个过程中涉及到两艘及三艘船的协同动力定位作业,这对动力定位系统的同步性具有很高要求。多船近距离协同动力定位会受到螺旋桨与螺旋桨、船体与船体及螺旋桨与船体之间的干扰,动力定位的性能会受到影响。为此开展了相应的水池模型试验研究,对复杂环境下多船协同动力定位性能进行了分析,包括定位精度、功率消耗等,并对动力定位风险点进行了深入研究,验证了双船起重拆除法的可行性,并对实际工程的施工提供一定指导意见。 相似文献
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远海浮式结构物与供应船旁靠系泊特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
针对远海浮式结构物与供应船进行旁靠作业时,水动力干扰、两船的相对运动、旁靠系缆系统和护舷系统的受力特征等问题开展研究。建立各船的有限元模型,设计出两船旁靠连接缆系统,选取合适的系泊缆和护舷参数。研究表明:浮式结构物和供应船的横荡、纵荡方向存在一定的同步性或跟随性,幅值相差不大,其它方向的运动并不存在明显的同步特征;供应船的各自由度运动幅值均比浮式结构物偏大;旁靠护舷的受力时历出现了明显的低频效应,说明护舷的受力较大程度上受船体低频慢漂运动的影响;浮式结构物对供应船的水动力干扰较大,当浮式结构物在供应船的上风位置时,表现为屏蔽效应,供应船的运动较小;在其背风位置时,运动加剧,出现多次共振、峰值放大现象,供应船对浮式结构物的水动力性能几乎无影响,因此,供应船从浮式结构物的下风口一侧靠泊作业将更有利于船舶的安全性能。这些研究结论可为实际工程操作提供参考。 相似文献
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半潜浮式风机逐渐在深海风电开发中受到关注,建立风机、平台与系泊结构耦合数值计算模型,通过FAST与AQWA链接进行风机塔基荷载及平台运动响应相互耦合传递,基于随机波与极限波组合模型生成畸形波时程序列,进行半潜浮式风机系泊失效全过程时域模拟计算分析,得出系泊锚链张力、风机、塔筒和平台运动时程响应,探究系泊失效、风机停机和叶片变桨速率对浮式风机平台系泊结构动力响应的影响。结果表明：畸形波作用下浮式平台和系泊结构动力响应显著,系泊失效导致塔基剪力增加,平台纵荡和纵摇运动响应显著增大;风机停机会引起系泊锚链张力显著减小,转子推力、塔基剪力和叶尖挥舞位移响应逐渐衰减,平台纵荡、纵摇和横摇运动响应显著减小;随着叶片变桨速率增加,风机转子推力和塔基剪力波动幅值增大。 相似文献
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旁靠带缆作业是实现海上补给、模块吊运、原油外输等运转的常用方式,针对浮式平台与两艘供应船以旁靠方式作业涉及的关键特征进行水池模型试验研究,阐述了旁靠带缆系统和护舷设备的属性和需遵循的规范衡准,深入分析旁靠系缆的张力、护舷的挤压力、船体之间的相对运动特征随有效波高和波浪入射角度等环境参数的变化规律,确定了适用于多船旁靠作业的海况条件。研究表明:波浪能量随有效波高的增大呈现非线性增大趋势,是影响旁靠作业窗口期的主要外部因素,而波浪入射角度对旁靠作业的影响程度与海况有较大关系;三船在纵荡、横荡以及艏摇方向具有明显的跟随性特点,运动响应的幅值和相位比较接近,浮式平台与供应船之间的相对运动较小,完全可满足作业要求。垂荡、横摇以及纵摇这三个波频方向,各船的运动并不同步,相对运动大,是影响多船旁靠作业窗口期的主要因素;有效波高为2.5 m的海况条件可满足多船旁靠要求。相关结论为实际的工程操作提供参考。 相似文献
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为研究系泊状态下动力定位船舶与码头及缆绳间的耦合作用,采取凝集质量法计算系泊缆索有效张力,设置弹簧阻尼单元用以计算码头碰垫间的非线性反力,应用比例-积分-微分控制系统(PID)进行推力控制。在系泊状态下,以动力定位船舶和无动力定位船舶为研究对象,分析了耦合系统中侧推器对消除因一阶波浪载荷而引起的船舶运动影响的作用;针对动力定位船舶,讨论了码头-缆绳及目标位置两个因素对动力定位船舶的定位能力及侧推器性能的影响。结果表明,在选取合理目标位置的情况下,耦合系统中的侧推器性能及动力定位船舶的定位能力均得到了有效提高。 相似文献
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八角形FPSO串靠外输系统耦合动力响应分析 总被引：1，自引：0，他引：1
针对100 m作业水深的八角形FPSO,提出采用穿梭油轮串靠的外输方案,研究串靠外输在南海的适用性。建立由八角形FPSO及其系泊系统、穿梭油轮及FPSO与穿梭油轮之间的系泊大缆等组成的浮式多体动力学模型,根据多浮体动力学理论进行耦合时域模拟。在外输海况条件下,分析了串靠连接的环境适应性及研究大缆载荷的响应特性,对连接大缆的长度、刚度等关键参数进行了敏感性分析。研究表明,串靠外输的形式对于八角FPSO具有足够的安全性和可靠性,系泊大缆受到明显的冲击张力,张力的幅值受大缆的长度和刚度影响较大。 相似文献
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针对1 000 m水深作业的新型圆筒型浮式生产储卸油系统（FPSO）,选择多点系泊FPSO和穿梭油轮串靠外输方案,分析串靠方案在中国南海的可行性。FPSO和穿梭油轮作业时两者之间相互影响的研究较为重要,通过ANSYS-AQWA建立水动力耦合分析模型,基于多浮体水动力学方法进行时域耦合仿真模拟。在FPSO作业海况下,分析了串靠外输时系泊锚链及系泊大缆的张力特性和两浮体的运动响应,对大缆的长度和刚度参数变化进行了分析。结果表明：串靠外输方案满足新型圆筒型FPSO的作业环境。随着系泊大缆长度增加,其张力最值逐渐减小,FPSO和穿梭油轮的最小间距逐渐增大。两浮体最小距离稳定在83 m左右。随着系泊大缆刚度增加,其张力最值增大,相比于大缆长度,大缆刚度对耦合系统的影响较弱。 相似文献
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新型多柱桁架式Spar平台水动力性能研究 总被引：4，自引：3，他引：4
Spar平台以其较大的水深适应范围,较好的运动性能和稳定性,在深海油气资源开采中得到广泛的使用。随着技术的进步,各种新型的Spar平台形式不断涌现,其各方面的性能也得到大量的研究。结合前几代Spar平台形式的特点,提出了一种新型的多柱桁架式Spar平台概念,希望通过桁架的使用,保持Spar良好的运动和受力总体性能,同时采用多柱式的硬舱结构,降低建造难度和成本。并对该Spar平台的水动力特性,载荷以及运动响应进行了数值建模计算,分析结果表明,其运动响应较小,水动力性能良好。 相似文献
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海洋立管是深海油气开发中用于连接海底井口和水面浮体的唯一通道。立管在洋流作用下极易发生涡激振动（vortex-induced vibration,简称VIV）,发展快速经验性涡激振动时域预报方法对立管的安全设计具有重要意义。通过柔性立管模型试验,结合载荷重构方法和最小二乘法,识别建立了能量竞争载荷模型下的经验水动力载荷系数模型。应用识别建立的经验水动力载荷系数模型,发展形成了海洋立管顺流向及横流向双向涡激振动时域预报方法。将预报结果与试验结果对比,结果表明：基于能量竞争载荷模型的海洋立管双向涡激振动预报方法能够有效预报海洋立管涡激振动主导模态、主导频率、流向平均位移响应和涡激振动位移响应等力学行为特性。研究成果对发展更为有效的涡激振动预报手段具有有益参考。 相似文献
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动力定位平台协同运动控制与栈桥运动响应研究 总被引：1，自引：1，他引：0
随着海上油气开采作业及海上风电运维项目对于人员安全性、舒适性提出的越来越高的要求,生活支持平台应运而生。生活支持平台与生产平台通过栈桥连接。如何在复杂的海洋环境中保持栈桥的安全性,对于保障人员生命安全,尽可能地延长作业时间以及节约项目运营成本都有着重要意义。针对一座配备动力定位系统的生活支持平台和一座锚泊辅助动力定位的生产平台以及它们之间搭载的栈桥展开研究。设计了基于一致性算法的跟踪控制器,以实现两平台间的协同运动控制,使两平台间的距离不超过栈桥的可伸缩长度范围。在此基础上,研究不同环境载荷方向下栈桥的运动响应情况。当环境载荷方向从0°变化到90°时,伸缩量和变幅角增大,而回转角减小,它们变化的频率也存在一定差异,其中回转角对于环境载荷方向的变化最为敏感。 相似文献
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活跃在中国南海的内孤立波已经成为该地区海洋油气资源开发中不得不考虑的因素。跨接管作为连接水下油气储存开采设施与海面油气处理设施的重要装置,由于具有较大柔性,由内孤立波引起的剪切海流将会对其产生巨大影响。采用KdV方程对内孤立波进行模拟,基于向量式有限元法,建立了柔性跨接管的动力学分析模型,对不同方向内孤立波作用下的跨接管的动力性能进行分析。分析结果表明在内孤立波作用下,跨接管存在一个明显的动力过程,能够导致跨接管产生较大的位置移动及其整体位置的抬升,同时跨接管对于内孤立波的入射角十分敏感,其内力可能发生突然变化。内孤立波的振幅对跨接管的极值响应有显著影响。 相似文献