海底管道鋪設(shè)張緊器半物理仿真研究及系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、中國(guó)是海洋大國(guó)，將來(lái)要走向海洋強(qiáng)國(guó)。我國(guó)對(duì)海洋資源的認(rèn)識(shí)正在不斷地加深。發(fā)展大型海洋工程技術(shù)與裝備，開(kāi)發(fā)海洋油氣將作為我國(guó)的重要戰(zhàn)略。海底管道是海底油氣運(yùn)輸?shù)耐ǖ?，深水海洋鋪管作業(yè)目前僅有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家有相關(guān)的技術(shù)，是限制我國(guó)深海油氣資源開(kāi)發(fā)的主要瓶頸之一。
　　我國(guó)建造了“海洋石油201”船。201船是世界上第一艘同時(shí)具備3000米深水鋪管能力、4000噸級(jí)重型起重能力和DP3級(jí)全電力推進(jìn)動(dòng)力定位的深水鋪管起重工程作業(yè)船。為了可以

2、培訓(xùn)人員、預(yù)演方案、降低實(shí)船操作訓(xùn)練的風(fēng)險(xiǎn)和提高作業(yè)效率，需要通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建海洋鋪管起重作業(yè)視景仿真系統(tǒng)。張緊器的操作是鋪管過(guò)程中的重點(diǎn)培訓(xùn)項(xiàng)目。因此，構(gòu)建一套張緊器半物理仿真系統(tǒng)是項(xiàng)目的重點(diǎn)。
　　張緊器仿真控制系統(tǒng)的建立具有很高的技術(shù)難度。本論文分別從張緊器的硬件架構(gòu)和軟件開(kāi)發(fā)兩個(gè)方面，介紹了張緊器半物理仿真系統(tǒng)的組成，建立了鋪管過(guò)程中張緊器張力預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了張緊器控制臺(tái)的人機(jī)交互界面，并對(duì)張緊器仿真控制臺(tái)與鋪管

3、主系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞進(jìn)行了詳細(xì)闡述，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和信號(hào)傳遞驗(yàn)證張緊器半物理仿真平臺(tái)的各項(xiàng)功能。論文研究的主要內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)張緊器半物理仿真系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建張緊器半物理仿真系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，設(shè)計(jì)張緊器遠(yuǎn)程控制臺(tái)硬件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)張緊器遠(yuǎn)程控制臺(tái)的面板，介紹張緊器遠(yuǎn)程控制臺(tái)上元器件的功能及應(yīng)用；運(yùn)用自然懸鏈線理論建立張緊器內(nèi)部張力預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型；使用LabVIEW虛擬儀器設(shè)計(jì)張緊器控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面；實(shí)現(xiàn)由LabVIEW開(kāi)發(fā)

4、的張緊器控制系統(tǒng)和Visual Studio2005開(kāi)發(fā)的鋪管主系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊，闡述張緊器仿真控制臺(tái)與鋪管主系統(tǒng)之間需要傳遞的數(shù)據(jù)；制定恒張力自動(dòng)控制方案，計(jì)算在正常鋪管過(guò)程中不同水深下張力值變化曲線和速度值變化曲線。使用 NI數(shù)據(jù)采集卡采集張緊器遠(yuǎn)程控制臺(tái)的信號(hào)，確保鋪管四個(gè)過(guò)程中張緊器半物理仿真系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而驗(yàn)證該仿真系統(tǒng)的功能是否得到實(shí)現(xiàn)。
　　本論文采用了半物理仿真方法，針對(duì)海底管道的鋪設(shè)過(guò)程中張緊器的控制進(jìn)行了