探析钻井平台拖带的建模与仿真

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1、大连海事大学硕士学位论文钻井平台拖带的建模与仿真姓名：张玉喜申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：洪碧光20100601摘要本文以船舶操纵运动数学模型为理论基础，吸取了分离型建模(MMG)的思想，建立了包括拖船、螺旋桨、平台的数学模型，考虑其各部分之间的相互干涉作用，结合前人在这一领域的研究成果，建立一个海上石油平台拖带系统操纵数学模型，并用龙格一库塔法对操纵运动方程的数学模型进行解算，采用MATLAB数学工具语言中的Simulink工具箱对平台的拖航操纵运动进行仿真。本文对拖航操纵的研究采用

2、定量和定性相结合的方法，详细研究了受限水域内平台拖航系统在静水及风流中的运动，不同拖带方式下的平台转向运动，以及直航和转向运动过程中的影响因素。通过分析，得出以下结论：根据MMG建模思想，建立了平台拖航航行状态的运动模型。模型中，．拖船、平台和拖缆的运动状态能够被体现出来。考虑到平台拖带系统操纵的特殊性，结合各种拖带方案的特点，给出了各种拖航方法的适用条件。通过分析和比较拖航状态的平台各运动参数的变化，并在单拖轮龙须缆受力分析的基础之上，给出了受限水域中直航最优的拖航方法一单拖轮龙须缆拖带平厶17：1o风、

3、流等外界干涉力对平台拖航安全的影响，尤其在受限水域使操纵风险大大增加。风中拖航平台将产生严重的偏荡，流将使系统整体发生偏移，考虑到操纵过程中最不利因素，即横风、横流的影响，进行了大量的仿真实验，根据仿真结果中的平台各运动参数的变化，并结合实际给出了风、流的限定。平台拖航转向运动过程中会出现偏荡，将使操纵风险大大增加。本文对平台的各种拖航方式转向运动的仿真，并对实验结果进行了细致的分析，得出了转向操纵过程中转向角的限制。本课题的研究结果比较客观地描述了平台拖航系统运动特性，对驾驶人员安全拖带平台有着实际上的指

4、导意义，并为拖航操纵安全评估提供了理论参考，同时也为该系统仿真研究提供一定的理论基础。关键词：平台建模运动仿真拖航偏荡英文摘要ABSTRACTBasedonthetheoryofshipmaneuveringmathematicalmodelandalsowiththesupportoftheconceptofseparatedmodelingtheory,thispaperestablishsaMathematicalModelontherigtowingsystem．WhendoingSO，models

5、oftugs，propellers，rigsareestablishedtostudythetowingsystemwithfullconsiderationoftheinteractions．ThepapercalculatetheequationofmaneuveringmathematicalmodelbyRunge-Kuttamethod，andtheshipmaneuveringsimulationresearchesarecarriedoutbyuseoftheMATLAB’SSimulinkT

6、oolbox．Byquantitativeandqualitativeanalysis，thepaperdiscussesthemotionoftowincalmwater，windandstream．Withtheconsiderationofvariouselements，thispapercarriesoutadetailedresearchonthemotionofvesselinclamwaterwhenavesselissteeringastraightcourseandtheturningmo

7、vementswithdifferenttowingmethod．Followingconclusionsarcreachedbythecomprehensiveresearchinthispaper：Accordingtotheseparatedmodelingtheory,therigtowingsystemmodelisputforward．BythisModelthemotionsoftherigandtowinglinesCanbeexhibited．Bearinginmindtheuniquec

8、haracteristicsofrigtowingsystem，conditionsfordifferenttowingmethodsaregiveninthispaper．Byanalyzingthevariationofparametersofrigs，alsowiththeconsiderationofthetension-onthetowingbridleandtowline，itisconductedt