海上浮动平台运动补偿装置的补偿空间分析

在海洋环境中,海上浮动平台在波浪载荷的作用下会对平台上的仪器设备、工程人员等产生不利的影响,甚至引起安全事故。补偿装置可以有效地补偿波浪导致的海上浮动平台的不规则运动,确保设备和人员的安全与工作效率。本文对基于Stewart并联机构的运动补偿装置的平动运动补偿空间进行了研究。文中介绍了基于Stewart机构的运动补偿装置的工作原理和设计流程,对补偿装置进行了运动学分析,给出了计算Stewart平台补偿空间的边界空间搜索方法,对补偿装置的平动运动补偿空间进行了数值求解。本文对海上浮动平台运动补偿装置补偿空间的研究方法可以用于运动补偿装置的设计和分析。     

基于多平台训练的海洋平台极短期运动预报研究

在风浪流等环境条件的共同作用下,浮式海洋平台会在六自由度方向上进行摇荡运动,进而对海上作业安全构成了严峻的威胁。准确的运动极短期预报,可以作为输入条件,提高运动补偿装置的性能;另一方面也可以提供及时的实时预警信息,指导安全作业。深度学习算法是指模型通过对现有的数据进行学习,在大量的训练后使得其能够提取到数据的特征,进而能够根据输入数据对未来进行预测。通过对若干海洋平台的模型试验数据进行学习,建立了基于长短期记忆神经网络（LSTM）的深度学习模型。模型实现了对未来20~40 s内的垂荡和纵荡运动的精确预报,预报精度总体可达到80%~90%以上,并以此对模型的输入、输出窗口长度以及波浪相位差开展了敏感性研究。通过多平台混合训练得到了输入、输出窗口长度以及波浪相位差三者间的合适比例关系,并以此为基础拓展了预报时间长度,为深度神经网络模型给出了推荐的构型参考。     

基于EMD-LSTM模型半潜平台运动极短期预报

半潜平台在复杂海洋环境作用下,会发生不规则的六自由度运动响应。这种平台运动的不规则性和随机性对平台作业、栈桥控制以及直升机起落等造成极大的不确定和未知风险。因此,在极短期内准确快速预报平台运动响应对深海浮式平台作业和设备安全具有重要的实际意义。然而目前针对浮式平台运动响应的计算主要是基于势流理论,对确定波浪激励下的平台一阶运动和二阶慢漂运动进行求解,计算的时效性不能满足实际需求。此外,还需要对入射波浪时历进行准确预报,导致平台运动响应准确计算更加困难。针对上述难题,提出了基于EMD-LSTM模型进行平台运动极短期预报的方法。该方法以半潜平台模型试验数据为研究对象,首先对平台运动响应的时间序列进行预处理,接着采用经验模态分解算法(EMD)将时间序列分解成相对平稳的分量,再利用长短期记忆(LSTM)神经网络可以处理复杂非线性长时间序列的优点,对时间序列进行训练预测,最后进行仿真,同时与传统LSTM模型与EMD-BP模型进行对比,仿真结果表明基于EMD-LSTM模型的平台极短期预报方法精度较高,该方法是可行的,具有工程应用的实际意义。     

浮式海洋平台运动实时预报

本文应用周期序列分析理论建立模型，提出了一种对海洋平台在随机海面上运动预报的新方法：周期图法，计算结果表明预报步长可达１０秒以上，增加了预报时间，足以供飞机驾驶员进行决策。     

航母运动姿态实时预报

航母运动姿态极短期预报对飞机安全起降是十分重要的，基于对飞机起降安全的考虑，本文提出了一种新的预报方法——艏前波法。显著地增加了有效预报时间。在以往航母运动姿态极短期预报方法中，大都是根据航母运动姿态的历史数据来建模，预报都未用到有关海浪的信息。艏前波法是基于建模理论而提出来的，既用到航母的历史的观测数据，又用到波的有关信息。本方法使用简单，不仅可以保证飞机在航母甲板上安全起降，而且可以提高飞机活动的极限环境条件。     

海上锚定抗冰环境监测平台技术研究

海上锚定环境监测平台是海洋环境长期定点立体实时观测的基本手段,是海洋环境监测的重要技术装置。它可以在无冰海域实现无人值守的全天候、全天时观测,不仅可以观测海面附近的环境参数,还可观测水下剖面环境参数。冬季海洋结冰区域的环境监测数据长期缺失,一定程度上影响了海洋观测和海上资料的连续性,给预警预报、科研生产、国防建设和海洋开发等人类活动带来重大影响。文中提出了困扰我国科研及预报等部门的冬季冰期海洋环境监测数据缺失的问题,通过对锚定抗冰平台工作载荷的理论分析和结构设计计算,可为具有抗冰能力的平台结构设计和锚泊系统设计提供依据,完成海上相对固定抗冰平台系统的样机研制,对实时获取海上冰期和非冰期连续现场数据,以及海上抗冰平台的产业化具有重要意义。     

海上失事目标搜救应急预报系统

详细介绍了国家海洋环境预报中心发展的海上失事目标搜救应急预报系统.该系统基于四阶精度的拉格朗日漂移路径模型,以预报中心发展的高分辨率风场和流场数值预报的结果作为环境动力强迫条件,预报落水人员或失事船舶(渔船)的漂移轨迹,预报结果可基于Googleearth平台显示.该系统的应用有助于提高海上搜救行动的及时性和有效性,减...     

FPSO纵摇运动预报研究

FPSO船体姿态运动(纵摇和横摇)会对FPSO与穿梭油轮的靠泊、FPSO上直升机的起降、海上的补给等作业可能造成严重的影响。如能实现在一定时间内对FPSO船体姿态运动进行预报,则可大大提高这些作业的安全性和高效性。用AR(p)模型拟合FPSO纵摇运动,然后运用AR(p)模型的线性最小方差预报法进行预报,预报实例中用到的数据来自模型试验。结果表明,用时间序列法对FPSO纵摇运动进行极短期预报具有一定的精度和较小的计算量。     

长江口外海区冷空气大风的初步分析

近几年来,随着海洋石油开采的迅速发展,海上大风对石油钻井平台拖航、插桩和作业的影响已引起人们的普遍关注。为确保石油钻井平台的安全,必须做好海上大风预报。本文据勘探2号平台1980年11月10日至1981年4月27日在长江口外海区5个月的观测资料,对该期间由于冷空气影响,而产生的33次大风过程进行了初步分析;概括了其天气形势的演变特点,单站曲线的变化特征;讨论了气压梯度、锋区强度和湍流交换对风力的影响。本文可供有关部门研究远海冷空气大风和作海上大风预报时参考。     

同化技术在渤海溢油应急预报系统中的应用

溢油应急预报对溢油事故现场处理具有重要指导意义。国内外已开展大量溢油数值预报技术研究,但由于各类误差的引入(尤其风和流数值预报误差的引入)以及模型本身的不完善等各种原因导致溢油数值预报无法满足日益提高的溢油预报精度需求。随着现场观测技术和监测水平的提高,如何充分利用实时观测数据提高业务化溢油应急预报精度,并满足应急预报迅速快捷的要求,成为目前业务化溢油应急预报的首要问题。国家海洋环境预报中心于2008年实现了渤海溢油业务化预报系统的建立和业务化应用,本文针对当前渤海溢油业务化应急预报中存在的现实问题,利用已有渤海海上5个石油平台从2010年1月至2011年2月的风场观测数据,初步开展最优插值方法(optimal interpolation assimilation method,OI)同化技术在国家海洋环境预报中心渤海溢油应急预报系统风场订正的应用研究。本文采用交错订正方法,确定了OI同化技术中相关尺度因子的选取,从而实现在这5个观测站地理分布情况下,OI同化技术应用中参数的最优化,之后在理想实验和实际案例的应用中,该同化方法明显提高渤海溢油预报精度。本文为如何进一步利用同化方法迅速快捷地实现溢油应急预报精度的提高提供了一定研究基础。     

Truss Spar平台在波流联合作用下运动响应预报方法比较

基于细长体水动力模型比较了Truss Spar平台在波流联合作用下运动响应预报的三种方法。分别采用波流耦合、速度叠加及力叠加计算Truss Spar平台在波流联合作用下的水动力载荷,根据流场水质点运动规律和Truss Spar外部形状特点,分段高效计算水动力载荷。利用Runge-Kutta-Fehlberg方法求解刚体非线性运动方程得Truss Spar在波流场中的运动响应。研究结果表明力叠加法所预报的Truss Spar纵荡和纵摇运动明显大于其他两种方法的相应运动响应预报结果,而波流耦合法与速度叠加法所预报的纵荡与纵摇运动响应幅值相当,三种方法所预报的垂荡运动响应的大小取决于具体波流参数。     

弱气压场中南海东北部海浪预报失败典型个案

目前在广东气象界里对海浪预报服务情况分析是比较少的,针对2005年12月底到2006年1月初南海东北部石油平台用户对海浪预报产品服务的意见反馈,本文通过分析该时段的天气背景,中尺度数值预报产品,实况风浪情况,综合我们提供给用户的海浪预报产品进行对比,目的是找出该次预报不成功的事实和原因,给用户有所交代;同时希望通过这类总结分析,对海上风浪预报服务提出警示,避免类似错误再次出现,提高专业预报服务质量。     

基于非线性薛定谔方程的波浪预报方法研究

为探索海浪波面信息的实时预报方法，以三阶非线性薛定谔(NLS)方程的逆散射变换求解为基础，通过理论推导，给出了一种由实测波高时历数据计算其NLS方程本征值的方法，进一步实现了对波浪包络时空演变的预报。通过预报结果与实测波列的比对，验证了方法的有效性和准确性。该方法可为船舶或海上平台的大浪预警，以及为大波浪中海上作业寻找窗口期等提供一条新的技术途径。     

中国近海海面风场预报方法综述

海上大风是一种灾害性海洋天气现象,能够准确、及时的预报海上大风对沿海地区的防灾减灾具有十分重要的意义.目前近海风场的预报方法有经验预报、统计预报、数值模式预报和统计动力(数值产品的释用)预报等.本文主要针对这些预报方法进行汇总与分析,为预报员提供可靠的依据.     

黄,渤海海冰预报

一、前 言 随着海上交通运输、海洋工程及海上石油开发事业的迅速发展,海冰的生消对海上作业带来了一定的危害;尤其在冰情特别严重的年份（1969年）曾发生了历史上罕见的特大冰封以来,为了保证国家财产和人民生命的安全,继而开展了海冰预报服务业务。目前我国海冰预报所使用的方法,主要以经验物理及数理统计预报方法为主,海冰数值预报方法正在进行研究。前两类预报方法,应用于海冰预报工作,已为国民经济服务取得了一定的效果。     

渤,黄海冬季强冷空气智能预报决策系统

冬季强冷空气造成的大风对海上船只影响较大，所以对于强冷空气影响的时间和强度的预报至为重要。本文借鉴了决策支持系统的研制方法，建立了渤、黄海冬季强冷空气智能预报决策系统。该系统拥有数据库及其管理系统、模型库及其管理系统、知识库和内部通讯系统；该系统采用了定量预报加定性分析的方法，把数学模型与预报员的经验有机地结合到一起。     

海上桶形基础采油平台综合分析

海上桶形基础平台用桶形基础代替了传统的海上导管架平台的桩基础,被誉为“导管架平台基础工程技术新时代的曙光”,具有节省钢材、海上施工时间短、可重复利用和投资省等优点。本文综合介绍这类平台的工作原理、基本特点以及我国第一座海上桶型基础采油平台的设计、建造、研究等内容。     

半潜式平台运动的理论预报

本文对半潜式平台运动的理论预报方法进行了研究。在国内外现有方法[1,4]的基础上,从势流理论出发,应用切片理论和相当线性粘性阻尼的假定,计及自由表面、水深、粘性和沉体单元体间的干扰影响,导出了半潜式平台运动方程式及水动力和波浪扰动力计算式。对运动方程采用了考虑运动对粘性影响的迭代解法。本方法已编制成电算程序,计算结果与试验值比较,两者吻合程度令人满意。     

一种新型双体无人监测船风力作用下的运动特性变化预报研究

小型双体无人监测船运行平稳,甲板尺寸大,吃水浅,在水环境监测、工程测量、巡逻跟踪、水产养殖等领域具有广阔的发展与应用前景。但该类船风阻大,水动力复杂,运动特性在风力作用下变化明显。本文对双体无人监测船的风作用力进行了分析,将风作用项引入其动力学模型。利用该模型,对其主要运动特性进行了仿真预报。仿真结果与现场实测数据具有良好的一致性。该研究结果可以为新型双体无人监测船运动控制算法在不同风作用环境下的适应性调整提供依据,从而提高其海上作业能力与控制精度。     

定点海洋气象要素预报技术及自动化发布平台

本文以MM5模式运算结果为基础资料,引进海上定点实况气象要素资料与之建立统计模型,最终得到高质量的定点、定时、定量的时效为72 h的客观天气预报。建立可视化操作平台,使其结果得到业务化运行,有效提高日常预报业务化能力和水平。