深水半潜式平台动力定位操作模拟系统研究

论文摘要

本文以深水半潜式钻井平台为研究对象,建立平台和推力系统模型,对风、浪、流环境载荷作用下的平台动力定位系统进行时域模拟,得到平台的运动时历和推力器的功率消耗,从定位精度和功率消耗两个方面对动力定位系统进行分析。为了验证时域模拟的准确性,使用已经设计制作的平台模型以及动力定位系统模型(缩尺比为1:50),在上海交通大学海洋工程国家重点实验室水池开展相关动力定位模型试验研究,并对动力定位实时功率进行分析。通过模型试验来验证时域模拟的准确性,计算值与试验值吻合较好,说明该时域模拟方法可行。本文的重点是建立动力定位时域模拟数据库,探讨动力定位操作模拟系统的设计方法。首先需要进行平台动力定位系统的时域模拟,大量的计算为后续的工作奠定基础。然后建立动力定位时域模拟的数据库并介绍其使用方法,通过软件计算验证此数据库的可行性。最后进行动力定位操作模拟系统设计,重点是仿真软件设计,试验在Visual Studio平台下利用Visual C#语言开发平台动力定位操作模拟程序,模拟不同海况下海洋平台动力定位过程,直观地呈现出海洋平台动力定位过程中平台运动时历信息和螺旋桨的推力、转角和转速等时历信息,仿真效果理想。动力定位操作模拟系统是981平台深水模拟培训装置的重要组成部分。本文的工作检验了动力定位系统时域模拟的可靠性和优越性,为以后实际应用提供了重要依据。动力定位操作模拟系统为制作模拟培训装置提供技术支持,用来培训由高新技术集成的大型装备的操控和管理人员,使集当今世界多种先进科学技术于一体的半潜式深水钻井平台能够在恶劣的深水环境中安全、高效地发挥其各项功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半潜式平台及其定位方式
• 1.3 动力定位系统
• 1.3.1 动力定位系统定义
• 1.3.2 动力定位系统组成
• 1.3.3 动力定位系统原理
• 1.3.4 动力定位发展状况
• 1.4 本论文的研究内容
• 1.4.1 研究目的和研究内容
• 1.4.2 本论文创新性
• 第二章 动力定位系统的理论基础
• 2.1 平台运动模型
• 2.1.1 坐标系
• 2.1.2 运动方程
• 2.2 环境载荷计算
• 2.2.1 风载荷计算
• 2.2.2 流载荷计算
• 2.2.3 波浪力计算
• 2.3 控制系统
• 2.4 推力系统
• 2.5 本章小结
• 第三章 动力定位时域模拟
• 3.1 时域模拟原理
• 3.2 时域模拟
• 3.2.1 “海洋石油981”参数
• 3.2.2 计算工况
• 3.2.3 计算结果
• 3.3 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 动力定位模型试验
• 4.1 模型试验简介
• 4.1.1 相似法则
• 4.1.2 缩尺比
• 4.1.3 坐标系
• 4.2 模型试验
• 4.2.1 控制系统
• 4.2.2 水池主要装备
• 4.2.3 海洋环境条件模拟
• 4.2.4 模型试验过程
• 4.3 模型试验结果
• 4.3.1 试验结果
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 动力定位操作模拟系统研究
• 5.1 背景
• 5.1.1 研究意义
• 5.1.2 国内外发展现状
• 5.1.3 技术路线和理论依据
• 5.2 操作模拟系统简介
• 5.2.1 模拟培训装置
• 5.2.2 动力定位操作模拟系统
• 5.3 动力定位时域模拟数据库
• 5.3.1 计算工况
• 5.3.2 计算结果预处理
• 5.3.3 动力定位时域模拟数据库
• 5.3.4 算例
• 5.3.5 结果分析
• 5.4 动力定位操作模拟系统设计
• 5.4.1 设计方法
• 5.4.2 仿真软件设计
• 5.4.3 仿真软件实施
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要研究工作总结和结论
• 6.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表或录用的论文
• 致谢