Predictive Control and Implementation of Mooring Automatic Positioning System for Deepwater Semi-Submersible Platform

The automatic positioning control of mooring system for deepwater semi-submersible platform has become a key issue in the research and development field of deep-sea resources. The Dual-Stage Actuator (DSA) proposed in this paper can replace the single actuator to achieve the high speed and high precision positioning by cooperative control. The relative model and control algorithm of motion trajectory (CAMT) are designed and validated, which proves that the method proposed in this paper is effective.

软黏土中吸力锚承载特性离心试验研究

加载倾角和系泊点位置是吸力锚基础最重要的设计要素之一,能够改变锚体的破坏姿态以影响极限承载力。在饱和软黏土地基中选择不同的加载倾角及系泊点位置进行位移控制下的张紧式吸力锚离心模型试验,利用六自由度磁力计装置定量分析了加载倾角和系泊点位置对吸力锚破坏姿态与极限承载力的影响。研究发现,系泊点位置在锚体约2/3高度时,吸力锚发生平动破坏,当加载倾角由35°变化至20°时,在相同的系泊点位置,吸力锚发生后仰破坏,归一化极限承载力稍增大,并且达到极限承载力后仍保持一定的承载力余量;系泊点位置在锚体2/3高度以上时,吸力锚发生前倾破坏,归一化极限承载力降低了25%左右,并且破坏后的承载力余量大大降低。无论破坏模式如何,均未发现锚内土塞与锚有明显分离。

大型浮标锚泊定位系统布放运动特性研究

锚泊定位系统用于控制大型海洋浮标在海面上的工作位置,锚泊定位位置的精度决定了锚泊系统的基准定位精度。锚泊定位系统的布放是锚泊定位的关键环节,一旦布放定位位置偏移,将影响基准定位精度,并且对海底基站平台与设备造成威胁。为了研究锚与锚链系统下落过程中的运动规律,将锚与锚链整体视为变质量系统,建立动力学模型研究变质量系统在水中下落的运动特性,分析浮标锚链入水过程中的动力学特性与环境影响因素,为锚泊系统的设计和优化提供更为科学的依据。

锚系作业船在超深水锚腿预铺设中的应用实践

海上浮式生产设施通常采用多条系泊锚腿将上部平台设施与海底锚桩连接,水深超过1500m时锚腿的预铺设工作面临前所未有的挑战和困难。本文结合中国南海西部半潜式平台系泊锚腿预铺设作业的工程实践,以动力定位系统、主动深沉补偿式折臂吊机、500t锚系处理绞车配合作业的方法下放锚腿;结合锚头链与锚桩连接、锚腿中段聚酯缆下放、锚腿湿存等问题,深入分析、探讨、总结锚系作业船舶在施工中的要点和难点。

大型起重船系泊系统时域分析

起重船因其结构的特殊性以及作业工况的复杂性,对其在施工作业和安全方面产生不利的影响。多点锚泊定位系统在控制船位保证起重船正常工作方面起到了非常关键的作用,故有必要对起重船的系泊展开专门研究。基于1 500 t回转式起重船采用Workbench/AQWA来计算不同工况、不同水深、不同浪向角下系泊缆的张力、卧链长度以及船体运动响应。结果表明,起重船运动响应满足设计要求,系泊系统具有良好定位能力;在尾吊、侧吊、暴风自存3种不同工况、不同水深条件下,优先考虑系泊缆3以减少设计计算中的工作量;起重船随着水深的增加,横荡、横摇变化最为明显,发生在90°浪向。该研究有助于设计者和船上工作人员预测船体运动,为系泊缆的进一步深入研究奠定基础。

海洋平台张力释放绞车锚泊定位系统研究

以海洋平台锚泊系统为研究对象,设计张力释放绞车的机械机构与液压系统,计算张力释放绞车关键零部件参数并选型。推导基于储缆绞车减张力释放装置液压马达转角、力矩传递函数,以及锚泊系统多台绞车协调位移-力特性,采用微分先行PID控制策略结合MATLAB仿真,分析储缆绞车对减张力释放装置液压马达转角、力矩控制的影响,多台绞车的位移-力的输出特性。仿真结果表明:储缆绞车对张力释放装置的阶跃信号转角控制、正弦信号力矩控制影响较小,但张力释放装置则极大地减少了外力对储缆绞车的冲击。不同的阶段各系泊绞车主次切换,可实现对船舶或者潜器位置控制。

半潜式平台定位系泊控制试验系统设计与应用

采用三台模型锚机和一台实物锚机模拟半潜式平台定位执行机构,建立了锚链索动力学模型、锚机动力学模型和平台系统数学模型,运用自动定位控制算法控制平台的位移。将变频技术、PLC控制技术和工业以太网技术应用在系泊控制试验系统中,提高了自动化程度、工作效率和可靠性,对半潜式平台的国产化研制具有重大意义。

“锚泊定位”法内固定治疗肩锁关节脱位的术式设计及应用

目的以"锚泊定位"原理设计肩锁关节脱位手术术式,探索肩锁关节脱位的复位和生物学固定方式。方法根据"锚泊定位"原理,建立以"撬拨复位、牵引复位、悬挂式双重固定修复喙锁韧带、捆绑式固定修复肩锁韧带"为核心的复位内固定技术,治疗2014年8月-2016年3月在常熟市中医院住院的Rockwood Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ型肩锁关节脱位15例,其中男10例,女5例,20~45岁,平均35.2岁。结果术后随访10~12个月,按Karlsson标准评价疗效,13例为优,2例为良,优良率为100%;未发现并发症。结论以"锚泊定位"原理指导Rockwood Ⅲ、Ⅳ和Ⅵ型肩锁关节脱位,临床效果良好,为治疗肩锁关节脱位提供了一种可选择的新方法。

深水系泊定位控制系统的研究与实现

深水系泊定位控制系统的研究成为开发深海资源的重要关键技术。针对于此,建立了深水系泊试验控制系统,采用自动定位控制、PLC和变频控制技术,实现对实物和模拟锚机的收放索的控制,以达到模拟平台的位移目标。深水系泊自动定位试验系统的研制,对于我国半潜式平台的发展具有重大战略意义。

涌浪作用下浮吊安装钢塔安全性评估研究

港珠澳大桥江海直达船航道桥钢塔高达106m,重约3 100t,采用3200T"长大海升"与2200T"正力"浮吊船整体吊装。为研究涌浪作用下船舶的安全性,基于多浮体水动力干扰理论和系泊系统时域分析理论,采用水动力分析软件HydroSTAR和锚系泊Ariane8建立相应三维面元网格模型,选取最不利工况,对特定涌高在不同周期下船舶的横摇、纵摇及垂荡统计值,系泊线受力,以及钢塔2个吊钩处的相对运动幅值进行分析。结果表明:"长大海升"与"正力"的最大横摇单幅值分别为2.2°、3.0°,最大垂荡单幅值分别为0.59m、1.13m,纵摇角度很小,所有系泊线最大受力安全系数分别为2.54和1.80,钢塔上2个吊钩处的相对运动最大单幅值为2.3m;2艘船运动统计值均满足要求,系泊系统安全可靠,确定作业限制条件为涌高0.8m,周期14s,风速8m/s。

半潜式钻井平台锚泊定位锚链张力优化

半潜式平台长期在海洋上生产作业时,为了防止其在外界环境风、浪、流的干扰下发生漂移,通过锚泊定位控制平台使其始终在安全范围内工作;当锚泊系统平台某角菜一根或多根锚链张力过大或过小时,就会造成锚链因疲劳而断裂及能量的浪费;为充分发挥所有锚链的能力,使各锚链张力值尽量接近,对锚泊定位锚链张力进行研究;在遗传算法的基础上结合非线性规划算法进行锚链张力优化,结合两种算法的优点让优化结果具有更高的精度;最后,应用所建立的数学模型在Matlab/Simulink仿真环境下对981钻井平台进行仿真试验,仿真结果表明能在满足锚链张力均衡分布的情况下充分满足平台的作业要求,保证海洋平台工作的安全性。

锚泊系统在自升式钻井平台的应用及分析

锚泊系统是海洋钻井平台的重要组成部分,因其机构简单、易于操作、成本低廉等原因,在海洋钻井平台中得以广泛应用。以自升式海洋钻井平台锚泊系统为例,着重介绍了锚泊系统的功能及不同工况下的操作方法,同时提出一系列注意事项和优化方案,为更好地使用锚泊系统有一定的指导意义。

“长大海升”起重船航行锚系统改造方案分析与锚泊定位能力校核

由于原“长大海升”号起重船无法满足在广东阳江海上风电施工海域进行临时抛锚定位抗风要求,使用软件ANSYS-AQWA对起重船进行频域-时域分析;采用间接时域动力分析方法对比分析不同锚泊方式下起重船的锚泊能力,以锚链张力和锚泊系统系留力为校核指标,采用基于ANSYS-AQWA仿真计算的系泊能力分析方法对改造前后起重船锚泊能力进行校核,对风级和波浪周期进行敏感性分析,结果显示,改造后的起重船可在指定海况中安全抛锚定位;单点平行锚泊方式即可满足安全要求;锚链张力和卧链长度对风级和波浪周期的敏感性较高。

多成分锚泊技术在塔贝拉水电站吊装平台定位的应用

巴基斯坦塔贝拉四期扩建工程中需要在水库水面上吊装叠梁门封堵4号引水洞。受库区水面风浪影响,吊装平台的高精度定位是保证叠梁门吊装顺利实施的前提。在吊装平台风荷载计算分析的基础上,利用基于海军锚和多成分锚泊线的四点锚泊定位系统,满足了叠梁门吊装稳定的要求,瞬时定位精度可达厘米级。实践证明,该方法易于实现、稳定性高,是施工作业平台在宽阔水库水面上进行动态定位的有效方法。

海洋平台锚泊定位系统特殊工况的发生条件及应对方法

特殊工况是锚泊定位系统由于锚索断裂或恶劣海况影响,导致定位精度漂移或位置失控的一种状态。这种状态是正常可控方式和非正常失控状态的时域渐变。文章对这种工况的演变过程断面提出了扩大偏差的弱稳定控制模式,延缓离散的不稳定控制模式,应急释放的设备保全控制模式。通过调整控制策略阻断恶化过程,或者延展这种不断恶化的时间过程,为人员和关键设备的安全保护争取更有效的时间。

维修型半潜船推进器辅助锚泊定位能力分析

为了提升半潜船在定位作业能力,提高抗更恶劣的海况,本文通过对半潜船的锚系泊定位能力进行优化,采用海洋平台、FPSO等海洋工程中的推进器辅助锚泊定位系统的技术和经验,应用于半潜船设计中,以满足半潜船应急定位需求。通过动力定位计算,提供推进器辅助定位,着重比较半潜船在动力定位辅助下,锚泊定位能力的提升效果,可在更大海上风浪流环境条件下的进行锚泊定位,以满足突发的高海况应急定位控船之需。

“TIGER”号深水钻井船锚泊系统设计

海洋深处是石油开发的宝藏,因此人们对深水钻井船的需求也日益增加。锚泊定位系统被许多钻井船所采用,是钻井船的重要组成部分。文章阐述"TIGER"号深水钻井船锚泊系统的设计过程,为同类型船锚泊系统的设计分析提供参考。

深水定位系泊系统关键设备的三链轮锚机控制操作研究

定位系泊系统作为深水半潜式钻井平台的关键设备之一,已广泛应用于深水平台的作业中。介绍了深水定位系泊系统关键设备——三链轮深水定位锚机的主要组成及功能,尤其对它的操作界面及操作流程等进行了重点说明和研究。

海洋锚泊定位系统操作控制及布放实践

锚泊定位系泊系统是船舶定位的常用技术手段,锚泊定位过程涉及多个操控和管理环节。文章分析了定位系泊系统控制,并介绍了其在实际海洋环境中的有效合理布放,以规范操作、实现工程化应用。

工程浮吊浅水系泊定位时域运动分析

为考察在风浪流的联合作用下,锚泊定位的工程浮吊的运动,拟建立船舶运动微分方程模型,采用数值模拟方法对船舶运动进行仿真,得到对应波浪参数的船舶运动响应,并分析船舶响应敏感的波浪方向,为浮吊吊装工作提供依据。结果表明在浮吊在迎浪、随浪工况下,出现了较大的纵荡位移;在横浪工况下出现了较大的横荡位移。但是在斜浪工况,船体总体响应幅值不大。浮吊在吊装工况下应该尽量采用斜浪,避免过大的运动响应,影响吊装;同时增加系泊力可以有效的减小浮吊位移。