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S型铺管船动力定位时域耦合分析
| 论文题名： | S型铺管船动力定位时域耦合分析 |
| 关键词： | S型铺管船;动力定位;托管架优化;时域耦合 |
| 摘要： | 随着海洋石油的勘探、开发不断向深水发展,对油气开采、运输起关键作用的海底管道扮演着越来越重要的角色,而深水作业复杂性的增加,对管道铺设技术提出了更高的要求,深水安装和铺管技术也成为我国向深水油气田发展的主要障碍之一。因此,掌握深水铺管技术,是我国迈向深水油气田开发非常重要的一步。在常用的铺管技术中,S型管道铺设技术在深水管道铺设中有着较大的优势,是深水管道铺设的主流技术之一。 本文着眼于深水S型铺管船,研究动力定位条件下的S型铺管船铺管作业时域耦合分析。围绕铺管船运动性能分析、动力定位性能分析、铺管船-托管架-铺设管道耦合对比分析、铺设管线受力特点及规律等方面进行研究。 S型铺管船的运动性能分析。为了研究铺管船尾部托管架的安装对船舶运动性能的影响,文章基于三维辐射绕射势流理论,对比分析浅水和深水(500m、3000m)托管架的加装对铺管船水动力性能的影响,并利用近场和远场公式分别计算铺管船的二阶波浪力,探讨了两者的差异。一系列计算得到的船舶水动力参数提供时域模拟的输入量。 S型铺管船动力定位性能分析。这里采用PID(比例、积分、微分)动力定位系统理论,编译动态链接库封装控制函数,从而实现对铺管船的运动控制。为了研究铺管作业时铺管船的动力定位性能,仅考虑船舶的低频运动,分析不同风浪流方向的铺管船的运动曲线和推力曲线,验证了调用动态链接库封装的动力定位控制函数实现对铺管船的实时控制的有效性。 S型铺管作业的时域耦合模拟。铺管作业过程中,船舶-托管架-铺设管道可以看成一个复杂的动态的系泊系统。为了较好的模拟铺管状态,先探讨了托管架形式对管道安装应力、应变的影响,选取四个特征水深(145m、1175m、2000m、3000m),利用连续型托管架模型对托管架参数进行优化,然后创建四个水深下的铺管船-离散型托管架-铺设管道系统模型,在动力定位作用下实现铺管作业的耦合分析。分别利用非耦合方法和耦合分析方法模拟铺管作业,通过对比分析两者之间的差异,得出耦合分析方法的精确性和真实性。最后探讨总结了整个铺管作业过程中不同水深、不同环境条件下的S型铺设管道的受力特点和变化规律。 |
| 作者： | 王德军 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 孙丽萍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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