深水半潛式鉆井平臺動力定位系統(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)不能滿足深海平臺正常作業(yè)的需求,而先進(jìn)的動力定位技術(shù)具有很多優(yōu)點,已經(jīng)被廣范應(yīng)用于多種海洋平臺作業(yè)中,尤其是近年來得到了快速發(fā)展。因此,對動力定位系統(tǒng)的研究與分析對海洋工程的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實和指導(dǎo)意義。
　　 本文以一座深水半潛式鉆井平臺為研究對象,主要圍繞其環(huán)境載荷和動力定位系統(tǒng)理論分析的相關(guān)方面展開研究。首先,簡單分析了半潛式鉆井平臺動力定位系統(tǒng)的

2、基本設(shè)計要求,并介紹了應(yīng)用于半潛平臺動力定位的推力系統(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)以供動力定位系統(tǒng)分析所用,本文對半潛平臺的環(huán)境載荷進(jìn)行了理論計算,重點討論了二階波浪漂移力的計算,引入了一種遠(yuǎn)場理論與經(jīng)驗公式相結(jié)合的漂移力計算方法,并對數(shù)值計算結(jié)果進(jìn)行了分析和評價,形成適用于半潛式平臺環(huán)境載荷計算的技術(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

3、力定位能力計算程序,并繪制半潛平臺設(shè)計工況下的定位能力曲線,對完整模式和各種失效模式下動力定位能力進(jìn)行分析,檢驗了動力定位系統(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整個動力定位系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并編寫了相應(yīng)的仿真程序,對半潛平臺動力定位系統(tǒng)在設(shè)計工況下的定位性能進(jìn)行時域動態(tài)模擬,并考慮了推力器的完整模式和失效模式。通過分析平臺運(yùn)動、定位精度、功率消耗、推力器工作狀態(tài)等模擬結(jié)