本文關(guān)鍵詞：深水水下吊裝過程動(dòng)力學(xué)建模與仿真

  更多相關(guān)文章： 二維切片 縱向運(yùn)動(dòng) AblowSchechter模型 深水吊裝

【摘要】：隨著海洋石油開采由淺海向深海的逐步轉(zhuǎn)移，海底管匯等水下設(shè)備的吊裝在深海油氣開采中的重要性逐漸顯現(xiàn)。在深水吊放作業(yè)過程中，安裝母船、纜繩及吊裝物構(gòu)成的系統(tǒng)會(huì)受到海上風(fēng)浪的聯(lián)合作用。由于深水吊放過程所受到環(huán)境影響較為復(fù)雜，因此通過實(shí)驗(yàn)手段獲取安裝母船和吊裝物的運(yùn)動(dòng)特征難以實(shí)現(xiàn)且成本較高，在現(xiàn)階段的研究中普遍采用仿真手段對(duì)深水吊放系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。 本研究以海上安裝母船和吊放系統(tǒng)為對(duì)象，研究安裝過程動(dòng)力學(xué)問題。在對(duì)吊裝過程的仿真計(jì)算中，吊裝環(huán)境的模擬是不可或缺的，采用JONSWAP譜進(jìn)行作業(yè)海域的三維波面仿真。采用基于勢流理論的二維切片法，，對(duì)安裝母船進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模和分析，通過簡單格林函數(shù)求解剖面的二維輻射勢，將二維水動(dòng)力參數(shù)沿船長方向迭加得到船體的三維水動(dòng)力參數(shù)，結(jié)合安裝母船的主要參數(shù)，得到安裝母船縱向運(yùn)動(dòng)（主要包括升沉和縱搖運(yùn)動(dòng)）的幅頻響應(yīng)曲線。對(duì)幅頻響應(yīng)曲線的分析，得出安裝母船升沉和縱搖運(yùn)動(dòng)幅值變化明顯的波頻區(qū)間。吊裝運(yùn)動(dòng)控制首先需要測量技術(shù)的支持，結(jié)合課題研究需要，對(duì)安裝母船所配備的三維運(yùn)動(dòng)實(shí)測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理研究，通過自適應(yīng)野值監(jiān)測方法實(shí)現(xiàn)擬合之后實(shí)測數(shù)據(jù)野值的自動(dòng)剔除和替換，并通過最小二乘曲線擬合法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，為深水吊放升沉補(bǔ)償系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的輸入信號(hào)。基于AblowSchechter模型建立纜繩動(dòng)力學(xué)模型，采用水下運(yùn)載體六自由度方程建立吊裝物模型，并結(jié)合纜繩的邊界條件得到纜繩切向無阻尼自然頻率和切向動(dòng)態(tài)張力的近似解析表達(dá)式。根據(jù)作業(yè)海域在不同海況下的頻率譜特征，得到吊放作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量避免的波頻區(qū)間。由纜繩切向動(dòng)態(tài)張力的仿真可以得到纜繩釋放長度與節(jié)點(diǎn)位置的切向動(dòng)態(tài)張力曲線，以避免纜繩松弛之后張緊所產(chǎn)生的巨大沖擊載荷。 通過對(duì)安裝母船的動(dòng)力學(xué)分析，可以得到升沉和縱搖運(yùn)動(dòng)幅值變化明顯的波頻區(qū)間在0.4~0.9rad/s之間。當(dāng)遭遇角等于90°時(shí)，波浪對(duì)安裝母船的升沉運(yùn)動(dòng)影響最大，當(dāng)遭遇角等于45°和0°時(shí)對(duì)安裝母船的縱搖運(yùn)動(dòng)影響較大。通過對(duì)纜繩和吊裝物的分析可以得到，纜繩切向無阻尼自然頻率隨著釋放長度的增加而減小，節(jié)點(diǎn)距離吊裝物重心距離越遠(yuǎn)，切向動(dòng)態(tài)張力越大，當(dāng)切向動(dòng)態(tài)張力大于靜態(tài)張力時(shí)纜繩會(huì)出現(xiàn)松弛的情況。
【關(guān)鍵詞】：二維切片 縱向運(yùn)動(dòng) Ablow&Schechter模型 深水吊裝
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U661.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 深水安裝方法概述13-15
• 1.3 船體運(yùn)動(dòng)國內(nèi)外研究及發(fā)展15-17
• 1.4 切片理論的理論基礎(chǔ)和發(fā)展17-20
• 1.4.1 切片法的理論基礎(chǔ)17-19
• 1.4.2 切片理論的發(fā)展19-20
• 1.5 研究目標(biāo)與研究內(nèi)容20-21
• 2 三維波面仿真21-28
• 2.1 波浪仿真模型22-23
• 2.2 波浪仿真結(jié)果23-28
• 3 船舶縱向運(yùn)動(dòng)的建模與仿真28-56
• 3.1 船舶運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系28-30
• 3.1.1 靜坐標(biāo)系28-29
• 3.1.2 動(dòng)坐標(biāo)系29-30
• 3.2 船舶縱向運(yùn)動(dòng)方程的建立30-38
• 3.2.1 船舶運(yùn)動(dòng)的概述30-31
• 3.2.2 速度勢的線性邊界條件31-35
• 3.2.3 船舶上的水動(dòng)力載荷計(jì)算35-36
• 3.2.4 船舶運(yùn)動(dòng)微分方程36-38
• 3.3 船舶縱向運(yùn)動(dòng)方程的求解38-52
• 3.3.1 水動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算38-43
• 3.3.2 波浪力和力矩的計(jì)算43-46
• 3.3.3 二維水動(dòng)力系數(shù)的求解46-48
• 3.3.4 邊界條件上的積分方程48-51
• 3.3.5 求解過程中的積分51-52
• 3.4 計(jì)算結(jié)果52-56
• 4 船體運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的處理56-62
• 4.1 數(shù)據(jù)處理采取的技術(shù)路線56-57
• 4.2 自適應(yīng)野值剔除57-58
• 4.3 濾波處理58-60
• 4.4 Matlab 仿真結(jié)果及分析60-62
• 5 纜繩及吊裝物建模62-74
• 5.1 建模方法的選取62-63
• 5.2 模型坐標(biāo)系63
• 5.3 纜繩數(shù)學(xué)模型的建立63-66
• 5.4 吊裝物數(shù)學(xué)模型的建立66-67
• 5.5 動(dòng)態(tài)張力的求解與仿真67-74
• 6 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 致謝78-79
• 個(gè)人簡歷79-80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱克強(qiáng),李道根,李維揚(yáng);海洋纜體系統(tǒng)的統(tǒng)一凝集參數(shù)時(shí)域分析法[J];海洋工程;2002年02期

2 顧振福,霍國正,康炳坤,易杏甫;關(guān)于變深聲納(VDS)拖纜拖體系統(tǒng)漂移的研究[J];海洋工程;1997年01期

3 王立權(quán);許元革;王波;李震;;全回轉(zhuǎn)起重船起重作業(yè)系統(tǒng)建模與半實(shí)物仿真[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年02期

4 江懷友;趙文智;裘懌楠;齊仁理;李治平;潘繼平;;世界海洋油氣資源現(xiàn)狀和勘探特點(diǎn)及方法[J];中國石油勘探;2008年03期

5 陳漢寶;陳波;劉海源;;中國海浪方向譜的分析研究[J];水道港口;2006年02期

6 蔣學(xué)煉;李炎保;;波浪作用下系泊船舶運(yùn)動(dòng)計(jì)算[J];水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展(A輯);2005年06期

7 王定亞;王進(jìn)全;;淺談我國海洋石油裝備技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J];石油機(jī)械;2009年09期

8 趙圍;;中海油深海起錨[J];中國石油石化;2007年06期

9 陳昌孝;何明浩;朱元清;王廣學(xué);;基于雙譜分析的雷達(dá)輻射源個(gè)體特征提取[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2008年06期

10 張孝芳,龐曉楠;基于M估計(jì)的抗野值卡爾曼濾波方法[J];信息與電子工程;2005年02期

本文編號(hào)：1127872