筒型平臺拖帶風險預警研究.pdf

1、2014-2020年國家能源發(fā)展戰(zhàn)略要求加強近海油氣勘探開發(fā)，大力提升海洋油氣產量，因此海上鉆井平臺數量將會增大。筒型海洋鉆井平臺由于技術先進性、安全穩(wěn)定性和作業(yè)可靠性等方面的優(yōu)勢，得到了越來越多世界各國的青睞。筒型平臺拖航業(yè)務則是筒型平臺投入生產使用的一個重要環(huán)節(jié)，但是拖航環(huán)境復雜性、拖航操縱復雜性、拖航方案復雜性、事故的突發(fā)性和嚴重性使得拖航作業(yè)充滿風險，因此如何保障海上拖航安全、提高海上拖航風險預防效果越來越成為廣大工程技術人員和

2、科研工作者，尤其是海上拖航相關部門關注的焦點。
　　論文以MMG模型為基礎，結合懸鏈線模型構建了拖帶系統(tǒng)運動模型，并基于卡爾曼濾波算法構建拖帶系統(tǒng)軌跡實時預測模型實現對船舶運動軌跡的實時跟蹤和預測，最后結合指標預警準則建立了拖航系統(tǒng)風險預警體系，對拖帶系統(tǒng)的碰撞、擱淺、偏航等高概率風險實時預警，對潛在的風險能夠提前識別并發(fā)出警報，同時結合相應的避碰規(guī)則和實際拖航水域通航環(huán)境給出相應的風險緩解和消除措施。因此，對大型筒型拖帶平臺的拖

3、航風險預警研究對保障拖帶作業(yè)的安全有重要的理論和實際意義。
　　本文的主要研究內容和成果如下：
　?。?）構建拖帶系統(tǒng)運動模型
　　基于MMG基礎理論和懸鏈線模型構建了筒型平臺拖帶系統(tǒng)運動模型，同時設計了多組不同實驗環(huán)境下的仿真實驗對拖帶系統(tǒng)運動模型的可靠性進行驗證。實驗結果表明機動幅度越大，拖船和筒型平臺狀態(tài)越難恢復穩(wěn)定，軌跡波動現象越明顯。因此，在拖航作業(yè)實際操縱中應該盡量避免大幅度機動操作來降低拖帶系統(tǒng)失控進而產

4、生嚴重事故的可能性。
　?。?）構建拖帶系統(tǒng)軌跡實時預測模型
　　基于卡爾曼濾波算法構建拖帶系統(tǒng)軌跡實時預測模型實現對拖帶系統(tǒng)中拖船與筒型平臺運動軌跡的實時跟蹤和預測，并通過設計不同實驗環(huán)境條件下的單船和拖帶系統(tǒng)軌跡預測仿真實驗，驗證了卡爾曼濾波算法對拖帶系統(tǒng)船舶運動軌跡的預測具有可行性。通過對軌跡預測誤差分析得到軌跡預測時間步長越長，拖帶速度越大、改向操縱幅度越大，所預測的船舶軌跡誤差越大。因此要結合實際的環(huán)境條件、交通流

5、條件等，確定合理的預測時間，使其在保證軌跡預測精度的前提下具有工程實用性。基于本章的仿真實驗預警誤差分析結果和實際海上拖航預警需要，設定預警時間步長為10s，為后續(xù)的拖帶系統(tǒng)風險預警提供理論依據。
　?。?）構建拖帶系統(tǒng)風險預警模型
　　基于指標預警準則建立了拖航系統(tǒng)風險預警體系，選取高概率的事故類型（碰撞事故、擱淺事故、偏航事故）為預警范圍，確定了預警范圍中各個事故類型的預警指標，根據拖航實際情況確定相應的預警條件、報警方