本文關鍵詞：旁靠多浮體動力定位系統(tǒng)數(shù)值模擬與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著深海資源的不斷開發(fā)和利用，海洋結構物（包括半潛平臺，生產油輪）的定位方式的探索逐漸成為研究重點。動力定位由于其成本幾乎不隨水深增加而增加，操作也較為優(yōu)化方便日益受到廣泛的重視。同時，隨著海上資源運輸與開采的需要，出現(xiàn)并應用了越來越多的多浮體系統(tǒng)（包括旁靠與穿靠情況）。在波浪中這些系統(tǒng)周圍存在著較為復雜的水動力干擾現(xiàn)象，在某些局部波浪會發(fā)生放大或遮蔽，對浮體間相對運動和受力的預報變得十分艱難。本文將多浮體旁靠過程中水動力干擾的考慮因素融入到應用動力定位系統(tǒng)的兩浮體中。根據(jù)實際工程背景，以旁靠的穿梭油輪和浮式生產儲油終端為算例，首先探討兩近距離旁靠浮體的水動力干擾特性，主要研究在不同艏相角以及間隔距離的情況下，橫蕩、縱蕩、艏搖三自由度運動相應及二階波浪力的變化規(guī)律，應用頻域勢流理論，解決其間的水動力干擾問題。在數(shù)值模擬過程中，浪向角度以及兩船間距離設定一系列不同數(shù)值，觀察分析不同工況下，，水動力參數(shù)以及橫蕩、縱蕩、艏搖三自由度二階波浪力的變化趨勢及規(guī)律。得到多浮體旁靠情況下運動的一般規(guī)律。其次，將頻域的結果轉換為時域，將此變化的二階波浪力考慮到外界環(huán)境力中，研究其對應用動力定位系統(tǒng)的穿梭油輪的影響，包括定位精度、以及消耗功率時域結果的變化。最后，考慮幾種常見的推進器布置形式，通過比較不同布置形式下，定位精度、消耗功率的時域結果，得到多浮體旁靠情況下較為優(yōu)化的一種推進器布置形式，形成推進系統(tǒng)的初步優(yōu)化設計。
【關鍵詞】：旁靠多浮體 水動力干擾 二階波浪力 定位精度 時域模擬 推進器布置形式
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目錄9-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 動力定位系統(tǒng)12-15
• 1.3 多浮體系統(tǒng)15-18
• 1.3.1 多浮體系統(tǒng)介紹15-17
• 1.3.2 多浮體系統(tǒng)的旁靠與串靠17-18
• 1.4 本論文研究內容18-20
• 1.4.1 研究目的和研究內容18-19
• 1.4.2 本論文創(chuàng)新性19-20
• 第二章 動力定位系統(tǒng)數(shù)學模型20-33
• 2.1 動力定位系統(tǒng)概念20-21
• 2.2 外載荷模型21-28
• 2.2.1 風載荷計算21-23
• 2.2.2 流載荷計算23-24
• 2.2.3 波浪力載荷計算24-28
• 2.3 動力定位控制系統(tǒng)模型28-32
• 2.3.1 PID 控制與 Kalman 濾波28-31
• 2.3.2 模糊控制技術31-32
• 2.4 本章小結32-33
• 第三章 多浮體水動力干擾相關理論33-50
• 3.1 旁靠多浮體水動力干擾分析33-36
• 3.1.1 坐標系的定義33
• 3.1.2 多浮體輻射繞射問題33-36
• 3.2 多浮體波浪力分析36-39
• 3.2.1 波浪力及水動力系數(shù)36-37
• 3.2.2 波浪漂移力求解37-38
• 3.2.3 運動方程38
• 3.2.4 阻尼的考慮與修正38-39
• 3.3 浮式生產儲油終端與穿梭油輪旁靠數(shù)值模擬模型39
• 3.4 多浮體水動力干擾數(shù)值模擬結果39-49
• 3.4.1 單船運動及波浪力分析40-41
• 3.4.2 雙船運動幅值響應分析41-44
• 3.4.3 雙船附加質量與阻尼系數(shù)分析44-45
• 3.4.4 雙船波浪慢漂力分析45-49
• 3.5 本章小結49-50
• 第四章 旁靠多浮體對動力定位時域結果的影響50-80
• 4.1 波浪慢漂力頻域結果轉化為時域50-66
• 4.1.1 Newman 近似及相關公式50-51
• 4.1.2 頻域結果轉時域程序51-53
• 4.1.3 波浪慢漂力時域結果53-66
• 4.1.4 時域波浪慢漂力結果分析66
• 4.2 動力定位系統(tǒng)動態(tài)模擬原理66-70
• 4.2.1 運動方程66-69
• 4.2.2 推力模擬方法69-70
• 4.3 時域模擬參數(shù)70-71
• 4.4 定位精度及消耗功率時域模擬結果71-78
• 4.5 時域結果分析78-79
• 4.6 本章小結79-80
• 第五章 旁靠多浮體推力器布置形式初步設計80-96
• 5.1 動力定位推進器布置形式80-89
• 5.1.1 常見推力器布置形式80-81
• 5.1.2 推力系統(tǒng)分配策略81-82
• 5.1.3 帶舵導管槳推力輸出計算82-85
• 5.1.4 推力輸出測量試驗85-87
• 5.1.5 計算與試驗結果對比87-89
• 5.2 旁靠多浮體在不同推力器布置形式下時域模擬89-94
• 5.3 推力器布置方案時域結果分析94-95
• 5.4 本章小結95-96
• 第六章 總結與展望96-99
• 6.1 主要研究工作總結96-97
• 6.2 進一步研究工作展望97-99
• 參考文獻99-102
• 致謝102-103
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文103

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本文編號：365042