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波浪中动力定位起重船吊装海洋平台组块作业耦合运动响应研究
| 论文题名： | 波浪中动力定位起重船吊装海洋平台组块作业耦合运动响应研究 |
| 关键词： | 动力定位;起重船;吊装组块作业;敏感性分析 |
| 摘要： | 动力定位起重船吊装海洋平台组块作业过程中，起重船和组块的运动耦合明显。受复杂海洋环境载荷以及起重船推进器推力的影响，两者运动呈非线性特征。为保证现场施工作业的安全进行，在实现动力定位起重船快速就位工作点并完成组块安装的前提下，亦要维持组块运动的稳定，以避免起重船与组块、起重船与驳船以及组块与桩腿之间的碰撞。实现动力定位起重船吊装海洋平台组块作业耦合运动响应的预报，对现场安全施工有着重大意义。 将起重船-组块耦合运动简化为起重船运动与组块绕吊点摆动，在吊点处以铰接形式连接两刚体，结合耦合刚度推导起重船-组块双刚体九自由度耦合运动方程；采用低通+陷波滤波器实现起重船运动高低频分离，结合模糊控制理论与PID算法开发模糊PID控制器，结合遗传算法求解推力分配问题，最终完成动力定位控制系统设计；以起重船推进器推力实现起重船-组块耦合运动求解与动力定位控制系统仿真的联立，在C语言环境下自主开发动力定位起重船吊装海洋平台组块作业耦合运动响应仿真程序，由四阶龙格-库塔法实现微分方程求解，得到起重船运动、组块运动、推力分配以及吊缆动张力的时域解，实现动力定位起重船吊装组块作业的预报。 考虑拖曳水池狭长水域环境、“海洋石油201”艉吊起重作业模式以及仿真程序缺少组块艏摇模拟等因素，选取顺浪环境作为作业条件。以“海洋石油201”为研究对象，将动力定位控制系统应用于顺浪中动力定位起重船吊装海洋平台组块作业耦合运动响应模型试验，并将模型试验结果与数值模拟结果在频域和时域上进行对比，结果吻合较好，验证了动力定位控制系统的稳定性以及耦合运动求解的准确性。在仿真程序可靠性得到验证的前提下，利用该程序进行顺浪中动力定位起重船吊装海洋平台组块作业耦合运动响应敏感性分析，研究在顺浪中不同组块重量、不同组块重心距水面高以及不同不规则波下起重船运动、组块运动、推力分配结果以及吊缆动张力的变化特性，并依据DNV规范和NobleDenton指南分别对起重船动力定位能力以及吊装组块作业可行性进行分析，为“海洋石油201”吊装组块作业实际施工提供参考。 |
| 作者： | 龙禹 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 骆寒冰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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