平台基有缆潜标实时内波监测系统

研究开发了一套依托于海洋平台进行安装的有缆潜标实时内波监测系统.该系统由温度传感器、温盐深传感器(CTD)、定点海流计(DVS)、终端接收机、绞车、钢缆、电缆及锚定重块等组成.温度传感器、CTD和DVS依一定的空间间隔串行连接并固定在系泊钢缆上.系统利用电缆实时供电、采用可寻址RS485总线进行控制和数据传输.集成的有缆潜标内波监测系统在中海油所属的PY30-1平台上进行了现场内波观测,成功捕获了多个内波过程,为获取长时间序列的内波实测数据、进而为开展南海内波机理和工程应用研究提供了有效的技术手段.     

基于动态布放的潜标锚系浮力配置优化研究

通过使用MATLAB仿真计算方法,研究了潜标锚系浮力配置方案对于动态布放过程力学性能的影响。文中列举了4种锚系浮力配置方案,运用集中质量法建立了4种锚系的弹簧-质量节点模型,通过编写MATLAB仿真程序,模拟了4种锚系的布放运动过程。通过对布放运动过程中的锚系姿态轨迹、垂向运动、水平运动、海床基着底过程和缆段张力变化等指标进行对比,得出4种锚系各自布放力学性能指标上的优劣。仿真结果表明:将多个浮球集成为单个大浮力节点的方案缩短了锚系整体长度,有利于锚系在水中维持垂直度,但降低了锚系抗漂移能力;将浮力节点分散布置在各非浮力结构节点上方,可以降低连接缆段上的张力极值,但会使张力变化幅值增大。基于仿真结果,建议潜标锚系浮力配置优化的设计思路为:集中小浮球为紧凑浮力节点,适当加长上部浮力节点与下部非浮力节点之间的距离,浮力节点分散布置和适量减少上部的浮力节点数量。     

一种海洋潜标适用的新型GPS信标机

本研究设计了一种潜标适用的新型信标机,它集成了GPS模块、数传模块、微处理器和压力开关等部件,可有效提高潜标回收过程中的目标定位能力。该信标机安装于潜标主浮体,通过压力开关控制电源。当主浮体位于海面时,信标机处于工作状态,它可以不断地将GPS位置数据通过无线传输方式向外发送,配套的接收端可以将接收的位置信息直观地显示在...     

一种浅水型海流定点观测系统布放方法

介绍了采用座底式轻型仪器架进行30 m以内浅水深海流观测的两种系统布放方法:先锚后仪器架法和先仪器架后锚法。其中,详细介绍了先锚后仪器架法的布放过程,对先仪器架后锚法作了简要介绍。     

一种简易的潜标辅助寻标定位系统

介绍一种自主研发的、结合GPS定位和水声测距于一体的潜标自动搜寻定位系统。系统由安装于搜索船只上的全球定位系统GPS接收机、水声释放器甲板单元、综合信号接收处理单元(由计算机组成),以及集成于潜标系统水声释放器上的水声应答系统组成。利用GPS定位原理,将GPS测得的定位信息,与水声测距技术相结合,实现潜标系统的空间定位,为潜标系统的可靠回收提供技术保障。     

自升式连体潜标测量系统的设计与实施

针对有缆潜标系统测量质量不稳定,缆绳阻力大、浮球浮力不足,测量系统难以绷紧,导致潜标摇摆、缆绳倾斜,受海洋环境的其他外力作用,影响采集资料的质量等问题,设计了自升式连体潜标测量系统。该系统最大特点是把各种仪器设备与释放器搭载组合到同一平行面的潜标内,把仪器设备、释放器与浮体材料合成为单位体积最小的潜标测量平台。该系统还有体积小、质量轻、造价低、操作简便等特点,适用于水深1 200 m内的海区,采用座底方式进行测量。系统通过释放装置脱钩,脱钩后连体潜标可自行升浮到海面,并具有隐蔽性好不易被破坏的优点。经过近1 a的试验,已多次在南海水深400 m多的海区顺利完成了海上投放与回收试验,试验结果良好。     

平台基海洋环境立体监测系统的研制及应用

介绍了一种基于海洋石油平台的海洋动力环境立体监测系统的系统组成和工作原理。该平台基监测系统由气象监测系统、浮标监测系统、有缆潜标监测系统、测波雷达、通信和岸站系统五部分组成,开展风、浪、流、内波等环境参数的长期、定点监测,并通过平台网络系统实时传输测量数据。经过海上长期试验表明该系统能够稳定可靠地在平台上运行,可为中国油气资源开发走向深海提供可靠的技术支撑和安全保障。     

深海潜标系统测量表层流的设计和试验

文中介绍了在潜标系统中使用 ADCP测量海洋表层流时所涉及到的主浮体设计及试验的有关问题 ,对ADCP布放计划中的环境参数设置提出了自己的处理办法。     

海底有缆在线观测系统研究与应用综述

获取高质量海洋观测数据是维护国家安全和权益、保障人类生存与可持续发展、应对全球气候变化、开发利用海洋资源、防灾减灾等的重要基础。随着海底观测技术的发展,海底有缆观测已成为地球观测的第三个平台。通过借鉴国内外海底观测网的成熟技术,设计研发单节点海底有缆在线观测系统,主要包含海底观测、电力信息传输和陆上人机交互信息管理等三个子系统,具有高度可扩展性,可根据监测需求集成安装常用的各类海洋观测仪器和水下高清摄像头,从而实现海洋环境和水下生物资源的原位、长期、连续、稳定的在线观测。研发的海底有缆在线观测系统构造简单、扩展性强、经济成本低,已广泛应用于山东省海洋牧场观测网的海洋生态环境和渔业资源、辽东湾的冬季海冰、海洋牧场与海上风电的融合效应、河流入海口水质、海上溢油等不同领域的业务化监测中,为我国海洋生态环境保护与修复、海洋资源开发利用、海洋防灾减灾等提供了高质量的科学数据支撑。海底有缆在线观测系统是业务化海洋在线观测技术领域里的创新研究,具有重要科学意义和广泛应用前景。     

掩体式防拖潜标探测装置的设计与研究

潜标测量系统中的仪器设备,因受单拖网、双拖网、流网等各种海洋工程探测装备干扰而大多被损坏或严重丢失;国内外因此相继出现的防拖潜标测量装置,因系留绳占了防拖架内的大部分空间,导致防拖架过高,起不到防拖的理想效果。针对以上问题,于2012年,完成最初样本的设计,后经不断改进和完善,设计了掩体式防拖潜标探测装置,该设计将连体潜标与掩体合成为掩体式防拖平台,掩体高度仅为40 cm、弧形坡度不超过40°,构成了体积最小的掩体式防拖单元,具有很强的防拖功能。该装置适用于浅海海区水深230 m且底质条件不是软泥并且较平坦的海域,可有效预防和解决测量仪器受渔网、各类船只航行作业干扰、破坏等难题。该装置已在渤海进行了3个多月、在南海进行了近6个月的试验性测量,其结果良好。     

单点系泊海洋导管架平台结构体系可靠性分析

采用非线性逐步倒塌分析方法,考虑桩-土-结构的非线性相互作用,研究了单点系泊海洋导管架平台在极端荷载作用下的承载能力计算模型,在此基础上结合蒙特卡洛随机抽样法,提出了单点系泊海洋导管架平台结构体系可靠度计算方法。最后对工程实例BZ28-1SPM单点系?白海洋导管架平台结构在20年设计基准期和50年重现期进行了体系可靠性分析：研究结果表明：用50年重现期的环境荷载参数来进行BZ28-1SPM单点系泊海洋导管架平台结构的设计是合理的;在环境荷载中起主导作用的是由波浪引起的系泊力;在海洋平台结构的设计及对已服役平台结构的评估中运用体系可靠度理论,可以为海洋平台结构的设计、维护和评估提供理论依据。     

南海某导管架海洋平台倒塌分析

针对在役老龄导管架平台进行倒塌计算分析,确定极限承载力进而评估老龄导管架的安全裕度。采用非线性有限元方法,考虑平台的波流载荷及桩-土的非线性相互作用,利用SACS软件建立导管架整体三维有限元计算分析模型,并用逐步加载的方式,对南海某导管架平台进行了全过程非线性倒塌分析。计算分析表明,该导管架平台极限强度很高,具有较大的安全裕度;导管架倒塌过程呈逐步破坏形式,先是撑杆屈服,造成局部结构破坏,然后是钢桩发生屈服,降低结构承载力,最后节点逐步失效,造成结构倒塌。揭示了导管架平台结构失效倒塌的机理,给出了倒塌分析的可行方法和步骤。     

海洋平台抛锚方式模糊优化设计方法

海上钻井平台由于工作地点经常发生变化,工作环境条件随之改变,锚泊抛锚方式就要相应更改。本文针对深海半潜平台及其悬链线式系泊定位系统,运用平台与锚链耦合运动时域分析方法,对其水动力性能进行探索,并提出一种运用模糊算法计算平台抛锚方式优化设计方法,此方法可使钻井平台在风暴自存工况和钻井工作工况下更快更好地找到最佳抛锚方式。以一典型的半潜式钻井平台为例进行数值模拟,结果表明本文提出的方法是可行的,能够很方便地找到比较好的抛锚方式来满足相关要求。这种锚泊优化设计方法可为平台及其系泊系统设计提供参考。     

Topology optimization design for offshore platform jacket structure

Offshore jacket platform is widely used as production or oil recovering platform in the shallow sea, and is also applied to the offshore wind turbine supporting structure in the recent years. The jacket structures are normally designed to be conservative and bulky according to various design codes. In this work, a structural optimization design method for jacket platform structure has been developed based on topology optimization theory. The topology optimization method is applicable at an early design stage, which can determine the initial structure and force transmission path. The whole design space is chosen as design variables, and the goal is to maximize the structural stiffness. A set of constraints based on multi-criteria design assessment is applied according to standard requirements, which includes stress, deformation, vibration and design variable constraints. The optimization results are compared with the original platform for static performance, dynamic performance and Ultimate Carrying Capacity (UCC). Results show that the optimized structure show a 13.7% reduction in the global mass, 46.31% reduction in the maximum equivalent stress, and large ultimate carrying capacity ability under the same environmental loads. It is demonstrated that the proposed topology optimization method is capable of effectively determining the optimal design of jacket platform structures.     

大型船舶碰撞引起的海洋导管架平台结构损伤分析

主要对某一海洋导管架平台结构受到大吨位起重铺管船的碰撞进行了详细的非线性数值动力模拟。采用非线性弹簧来模拟受损构件的凹陷特性，计算分析了船舶侧向撞击导管架平台结构在不同的碰撞接触时间下的构件损伤情况，与实际结构损伤的检测结果相比较，反演计算分析了船舶以不同的速度与平台发生碰撞，得到了不同的碰撞接触时间和最大撞击力，以及导管架平台结构主要节点的应力、位移时间历程曲线，可以确定受到撞击后导管架平台结构构件和管节点的损伤程度，对提出合理可行的修理加固方案提供了理论依据。     

Study on nonlinear dynamic characteristics inherent in offshore jacket platform using long-term monitored response of ice-structure interaction

This paper proposes a method to structurally identify inherent dynamic characteristics based on long-term monitored acceleration data of nonlinear offshore platforms under sea-ice excitation. Not all the inherent characteristics can be excited due to the randomness of ice loading and its limited bandwidth. However, the long-term monitored data can reflect most of the conditions of sea-ice excitation. The change of natural characteristics of the platform under ice loads can be identified by analyzing of long-term monitored data. A nonlinear system of two-degree-of-freedom (2DOF) is simulated to identify dynamic characteristics and verify the effectiveness of the proposed method. The method is applied to analyze the acceleration data caused by ice-induction at a jacket platform in Liaodong Bay. The inherent characteristics of the structure can be identified and its variation under different ice-load intensities is summarized.     

A single mooring system with sag-extensibility and flexural rigidity applied to offshore platform

Floating platform system has been extensively used in ocean exploitation, particularly for a tension-leg platform (TLP) system in deep water. Most of the TLPs are multi-mooring systems, where multi-joints are connected to the tension-legs so that the platform is not allowed to twist freely and may subject to enormous force induced by large incident waves in the weak-direction of the structure. This study aims to exploit a single moored offshore platform system that may attract less force and can be operated with less effort. In our analysis, in addition to mechanical properties of the tether, two important properties are also taken into consideration for the single mooring tether with expanded cross sectional dimension and utilization of stronger material, namely, the sag-extensibility and the flexural rigidity. Finally, the dynamic structural behavior produced by the mechanical effects on the new system is investigated and compared with that of traditional design while the wave-structure interactions of large body are also accounted for. Our study finds that the neglect of sag-extensibility or the flexural rigidity of large, strong mooring cable may result in a conservative but not necessarily safe design.     

靠球减震系统在导管架平台中的应用

导管架生产储油平台在油轮靠泊和外输期间,如遇风浪天气,平台的晃动非常明显,为此引入橡胶靠球减震系统。运用ANSYS有限元分析软件,建立导管架生产储油平台的真实有限元模型,计算平台在靠船碰撞力和波浪力共同作用下平台关键点位置应力变化及振动响应过程,为靠球减震系统在实际工程中应用提供理论依据。     

地震作用下的导管架海洋平台结构动力优化设计研究

把导管架海洋平台看作钢框架结构，并把优化方法用于结构的抗震设计中；以结构的总重量最小为优化目标，导管的平均直径和壁厚作为设计变量，考虑强度、刚度和稳定等约束条件。通过渤海BZ28—1油田储油平台为例进行了计算，计算结果表明，此方法对海洋平台的设计具有一定的参考意义。