深海设备的升沉补偿系统

随着深海开发的不断增长,可靠安装方式的需求也在增加。为了响应市场的需求,研发了一种适应于深水设备的新型主动升沉补偿系统。这套系统在2003年早期就建造完成并成功测试。本文介绍了AHC175／40／6200型主动升沉补偿系统,它安装在“Normand Progress”号船上,目前在水深达到2400m的非洲海域进行海底结构安装操作。     

海洋绞车主动升沉补偿控制系统建模与仿真分析

针对海洋绞车主动升沉补偿系统的控制要求,通过对主动升沉补偿系统的控制机理进行分析,于Simulink软件中搭建海洋绞车主动升沉补偿控制系统的仿真模型。根据负载所处不同海况,设置相应仿真参数,得出负载在不同海况下主动升沉补偿控制系统的补偿特性,绘制了负载在升沉补偿作用下的位移响应曲线及补偿时电机转速响应曲线,并与无升沉补偿作用下的仿真结果进行对比。仿真结果表明,该主动升沉补偿控制系统具备理想的补偿精度。将主动升沉补偿控制系统应用于海洋绞车进行模拟试验,得到了电驱动海洋绞车主动升沉补偿控制系统在四级模拟海况下的试验数据。试验结果表明该主动升沉补偿控制系统满足补偿能力设计要求。研究可为海洋绞车主动升沉补偿控制系统补偿性能的改进与完善提供参考。     

水下机器人主动升沉补偿系统研究

介绍一种基于水下机器人常规液压收放绞车的主动升沉补偿系统,利用加速度传感器获得母船的升沉运动信号,控制绞车的运转来降低母船的升沉运动对水下机器人的影响。通过理论计算建立主动升沉补偿系统的数学模型,仿真分析绞车运动对水下机器人升沉运动的补偿效果,并利用主动升沉补偿系统实验台验证基于常规液压收放绞车的主动升沉补偿方案的可行性。     

水下拖曳升沉补偿系统水动力数学模型研究

建立变缆长的水下拖曳升沉补偿系统水动力学偏微分方程组和边界条件.拖缆动力学模型基于Ablow and Schechter模型,拖体采用水下运载体六自由度方程模拟,运用有限差分法离散偏微分方程组和牛顿迭代法计算变缆长情况下拖体深度与拖缆各点张力的动态取值.数值计算结果表明采用收放拖缆的升沉补偿方法能够有效削弱母船升沉运动对拖体深度和拖缆张力的影响.     

深水铺缆船张紧器夹紧缸液压同步控制系统设计与仿真

张紧器是深水铺缆船上的关键作业装备。由于结构的不对称性,在不加控制的情况下,两个夹紧缸在运动过程中会产生不同步,从而造成系统过大的作用力和/或强烈振动而破坏机构。介绍铺缆张紧器及其夹紧系统工作原理,设计夹紧缸同步液压控制系统并进行了仿真,验证系统设计的可行性,为铺缆张紧器的设计与调试提供了有价值的参考。     

深水造流系统数值模拟与实测验证

通过求解N-S方程和SST k-ω湍流模型对深水造流系统进行了时域模拟。为了提高数值计算的精度,准确扑捉流场的细节,采用多块结构化网格技术生成流体域网格。分析深水试验区域的流场分布规律,给出水流速度沿横向方向的分布情况,计算流场稳定所需要的时间。为了验证数值计算的准确性,对海洋深水造流系统进行实测试验。计算值与试验值吻合较好,证明该方法的可行性。数值模拟的结果对合理选取试验区域,了解造流系统的相关特性,有效控制水池内水流速度,提高海洋深水试验的精确度具有相当重要的作用。     

深水AUV系统湿模态分析

以国家科技重大专项研制的深水AUV系统为研究对象,借助商业软件ANSYS,从一个新的角度——AUV湿模态分析,研究了各种外界激励的频率特性。为避免AUV发生共振,应保证AUV所受到的各种外界激励的频率远低于AUV的第7阶固有频率,基于此,我们对AUV航行时的干扰源、AUV搭载的机械结构以及AUV附属结构的对于AUV本体的产生的激励频率进行了计算。计算结果显示,低于AUV本体的固有频率,不会对AUV的稳定性产生影响,实现了AUV本体振动不会影响各传感器的正常工作的设计。     

深水浮式系统耦合分析方法研究

深水浮式系统由系泊系统、立管系统和浮式结构(船体)构成,船体与柔性结构的耦合效应是非常显著的,文章介绍了深水平台耦合效应产生的原因和定义.耦合分析方法的步骤及其原理,并分析了传统非耦舍分析方法的不足.实例表明,耦合分析方法更接近于实际.     

深水钻井隔水管避台撤离动力与长度优化

钻井平台作业过程中遭遇强台风时,可能由于种种原因导致隔水管未被完全回收,平台只能下挂隔水管实施撤离。撤离过程中隔水管受到强烈的海流载荷作用,使平台的撤离航向与航速受到严重限制。提出隔水管避台撤离分析方法,建立软硬两种悬挂模式下撤离隔水管有限元模型,进行不同航向与航速下的隔水管悬挂撤离分析,研究隔水管悬挂撤离作业窗口,并对隔水管悬挂长度进行优化。分析表明,隔水管软悬挂撤离作业窗口较大,推荐平台采用软悬挂模式进行撤离,如不具备软悬挂实施条件,提前回收部分隔水管并将其余部分硬悬挂在平台上进行撤离也是一种可行的方案。     

基于Newton法优化ARMA模型参数的船舶升沉运动预测研究

为解决波浪补偿系统中时延现象导致的控制性能下降问题,通过建立Newton-ARMA模型提前预测船舶升沉运动来消除时延现象。首先设计卡尔曼滤波器对船舶升沉运动加速度信号进行降噪滤波处理;然后使用加速度二次积分模块将加速度信号转换为位移信号;最后建立自回归滑动平均(ARMA)模型,并使用牛顿(Newton)法对模型参数进行优化,得到船舶升沉运动的Newton-ARMA预测模型。仿真结果表明,Newton-ARMA模型对船舶升沉运动的预测时间可达10 s,预测误差随着预测时间的增加而增大; Newton-ARMA模型对二级海况、三级海况和四级海况下的船舶升沉运动平均预测精度分别达到89.43%、88.53%以及87.78%,远高于ARMA模型对船舶升沉运动预测的精度,说明采用Newton法优化ARMA模型参数可以显著提高船舶升沉运动的预测精度,也即Newton-ARMA模型对控制波浪补偿系统时延具有较好的补偿效果。     

深水海底管道铺设安全辅助系统

此次研发的铺管安全辅助系统是一套自动化、简易化、旨在提高安装经济性和安全性的实时运行安全辅助系统,通过实时数据采集及处理,达到对安装期海管强度进行实时监测目的。系统组成包括设备系统和监测软件两部分。设备为系统提供辅助决策数据源;监测软件采用C++语言编写,用于数据接收、解析,并通过OrcaFlex API调用商业有限元软件OrcaFlex为分析内核进行实时分析计算,以可视化界面输出管道应力、应变、触地点等信息,给予船上作业人员安全指导,及时作出决策。     

全球深水-超深水油气勘探历程与发展趋势

全球深水-超深水油气勘探经历了深水探索发现（1959—1983年）、深水快速发展与超深水探索（1984—2009年）、深水-超深水稳定发展（2010年至今）3个阶段,形成了以墨西哥湾、巴西东部海域和西非海域为主的深水成熟勘探区,和以拉美东北部、东非、东地中海等为主的超深水新领域的勘探格局。2011年以来,全球深水-超深水勘探投入呈“两段式”特点,2011—2014年勘探投资和探井工作量投入呈现增长态势,处于历史高位;2014年国际油价下跌以来,勘探投入大幅缩减,投资项目多集中于拉丁美洲、北美洲和非洲重点领域。储量发现表现为“集中分布,多点突破”,东非、东地中海、黑海盆地天然气新领域和圭亚那海域石油新领域实现突破,发现时间集中于2011—2015年,水深集中在1500～2400 m超深水。深水-超深水领域油气资源潜力巨大,技术进步使得勘探竞争优势逐渐增强,在国际油价逐步回升的背景下,深水投资不断加大,未来深水成熟区继续挖潜,东非、东地中海、黑海、苏里南等深水-超深水新区不断实现突破,将继续引领全球深水-超深水油气勘探方向,推动深水-超深水油气勘探进入新的储量增长阶段。     

单点系泊潜标系统动力学建模与姿态分析

通过对单点系泊潜标进行动力学分析,利用集中质量法建立系统的动力学模型,编制Matlab仿真程序,通过数值模拟获取不同海流条件下,分析潜标系统的姿态。文中将一个典型潜标系统的浮球、锚链、重力锚等部件,利用集中质量法简化为节点,通过模拟真实环境中的海流流速在垂直方向的分布,设计1～5 m/s的流速剖面分布。将节点的物理参数和海流参数代入仿真程序中,得到各节点的姿态、节点间张力以及重力锚与海底摩擦力等数据。分析仿真结果,海流流速与节点的偏降、节点间的张力以及重力锚与海底的摩擦力成正比,仿真结果与实际情况相符。文中设计的建模方法和仿真程序可以为单点系泊潜标的总体设计、姿态估算、锚系配置提供工程参考。     

滨海旅游区溢油评价建模与系统实现

近几年海洋溢油事件频发,对滨海地区旅游环境造成了严重的污染。针对滨海旅游区的溢油现象进行定量评价,寻求合理的评价方案是当前相关领域专家学者普遍关注的问题。本文根据滨海旅游区生态系统的特性,以滨海旅游区的海水水质、岸滩环境和溢油危害为评价内容,构建滨海旅游区溢油污染评价指标体系和滨海旅游区溢油污染综合评价模型,并且基于GIS技术进行了系统架构设计与实现。通过模拟海洋溢油事件,对该系统进行了测试。测试结果表明:该系统能够对溢油区的污染等级做出快速评价。本研究为滨海旅游区的溢油污染评价提供了新的方法,该系统能够辅助相关部门管理溢油相关的综合信息,在溢油发生时快速反应,采取应急措施。     

新型深水系泊系统非线性循环动力分析

深水绷紧式系泊系统以合成纤维材料系缆作为主体系缆,由于系缆复杂的力学特性以及绷紧式系泊方式的特点,在设计、分析和工程应用中会带来新的有待深入认识的问题。以一系泊浮体的动力响应分析为例,考察了循环载荷作用下纤维系缆的动刚度特性,比较了悬链式系泊与绷紧式系泊动力响应的特点。分析表明,绷紧式系泊具有优良的系泊性能,但同时会发生复杂的张力响应。这些认识对于绷紧式系泊系统的研发和工程应用具有重要的参考价值。     

深水多波束测深系统测深精度评估

深水多波束测深系统主要应用于高精度全覆盖水下地形测量,随着现代水声技术的发展,其可同时获得海底地貌信息(底质分类)、水柱信息(水体中的油气),成为海洋探测必不可少的设备。对深水多波束测深系统原理、功能、发展做简要介绍,对多波束系统测量误差与精度评估方法进行了初步研究,并利用上海海洋大学"淞航"号首航实测数据,开展了EM302深水多波束测深系统的安置偏移量检校和测深精度评估工作。该工作具有较强实用性,为深水多波束的合理高效使用提供有益的参考。     

13700米液压绞车使用情况及开发新型深水绞车的建议

13700米液压驱动底栖拖网绞车在“实践”、“向阳红09”、“向阳红14”、“向阳红16”、“实验3”号等调查船上,于我国东海、南海和西太平洋等海域,曾成功地进行过深水抛锚、深水底栖拖网和地质表层取样等作业,为海洋资源采集到各类样品。绞车经反复多次使用,也为今后新建或改建调查船开发新型深水绞车提供并积累了可靠资料,本文还进一步对此作了详细阐述。     

空间地质建模技术在宝岛凹陷深水成藏研究中的应用

随着盆地模拟和地质建模技术的不断进步,油气成藏研究逐渐向定量化、动态化和3D可视化方向发展。通过集成PetroMod多维度盆地模拟和Petrel数据处理的功能,搭建起多维度、动态化、可视化技术平台,建立了勘探阶段空间地质建模技术的流程及方法,包括构造建模、岩相建模、参数设置和模型校正。应用该技术,首次建立了琼东南盆地宝岛凹陷空间地质模型,重点实现了深水区南部断阶带油气成藏动态化和成藏3D可视化,恢复了4个关键时期的空间成藏动态过程,研究表明,南部断阶带早期成藏时空配置良好,成藏规模小,晚期成藏时空配置优越且纵向叠置,成藏规模大。南部断阶带成藏模式为煤系和浅海源岩供烃、断裂-砂体-构造脊阶梯型输导、大型海底扇储集、多层系复式聚集,主力聚集层系是陵三段和三亚一段,下一步勘探应积极寻找多期叠置成藏的大型储集体。     

深水压力舱海底管道屈曲试验进度优化研究

天津大学深水压力舱的建设对于深水结构屈曲等研究提供了很大的便利,通过试验研究深水海底管道屈曲,由于试验的复杂性和特殊性,试验过程没有现成的经验,实验室开始试验耗费很大的人力物力,试验过程很容易出现误工现象,因此有必要对试验的进度进行调整优化.利用Project软件对试验进度进行安排,并给出合理的建议和实施措施,对于以后...     

数据管理系统开发过程中的数据库建模与设计

介绍了数据管理系统开发过程中的数据库的建模与设计方法，并通过海洋重力测量数据库的设计实例说明了数据库的建模与设计全过程，在实际应用中取得了较好的效果。