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)顯然已經不能滿足深海平臺正常作業(yè)的需求,而先進的動力定位技術具有很多優(yōu)點,已經被廣范應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、基本設計要求,并介紹了應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)工作包括數學建模以及數值研究奠定了基礎。為獲取準確的環(huán)境載荷數據以供動力定位系統(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,引入了一種遠場理論與經驗公式相結合的漂移力計算方法,并對數值計算結果進行了分析和評價,形成適用于半潛式平臺環(huán)境載荷計算的技術手段。依據規(guī)范指導意見,結合推力系統(tǒng)和環(huán)境載荷的數學模型,編制動

3、力定位能力計算程序,并繪制半潛平臺設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PID控制理論、Kalman濾波技術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)的數學模型,并編寫了相應的仿真程序,對半潛平臺動力定位系統(tǒng)在設計工況下的定位性能進行時域動態(tài)模擬,并考慮了推力器的完整模式和失效模式。通過分析平臺運動、定位精度、功率消耗、推力器工作狀態(tài)等模擬結