半潜式钻井平台锚泊定位三维动态仿真

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1、学校代码：10289分类号：TP391密级：公开学号：132030054江苏科技大学硕士学位论文半潜式钻井平台锚泊定位三维动态仿真研究生姓名石建峰导师姓名陈红卫申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业导航、制导与控制论文提交日期2016年4月18日研究方向船舶自动化论文答辩日期2016年6月7日答辩委员会主席朱志宇教授评阅人2016年6月6日分类号：TP391密级：公开学号：132030054工学硕士学位论文半潜式钻井平台锚泊定位三维动态仿真学生姓名石建峰指导教师陈红卫教授江苏科技大学二O一六年六月1AThesisSu

2、bmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchon3DDynamicSimulationforMooringPositioningSystemofSemi-submersibleDrillingUnitSubmittedbyShiJianfengSupervisedbyProfessorChenHongweiJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,20162江苏科技大学学位论

3、文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日3摘要半潜式钻井平台具有抵抗风浪能力突出，载荷可变量大，作业范围广等优点，在深海油气开发过程中得到了广泛的应用。锚泊定位系统是半潜式钻井平台的重要设备之一。仿真、模拟环境载荷下平台锚泊定位具有一定的实际应用价值。本文以海洋石

4、油981钻井平台为研究对象，根据平台锚泊定位系统的配置以及定位控制的要求，利用数学模型、环境载荷计算、优化算法、建模软件等技术实现了平台锚泊系统的三维动态仿真系统。主要完成工作如下：(1)在明确研究对象和相应的参数以及假设海浪的一阶干扰力引起的往复运动不计入系泊系统的控制要素之下，探讨了平台锚泊定位系统的运动模型，风载荷计算模型，海浪的二阶干扰力的计算模型以及流载荷的扰动力计算模型；讨论了海浪的形成与分类、Jonswap海浪谱密度函数以及海浪平面的数学模型；仿真了单点浪高随时间变化的二维图以及同一时刻不同平面点的三维海面图。(2)

5、针对海洋钻井平台锚泊定位系统受风、浪、流环境因素影响问题，在平台锚泊定位系统低频运动模型、风、流以及二阶波浪力载荷计算数学建模的基础上，建立了锚链张力优化目标函数和约束条件，利用非线性规划与遗传算法结合的改进的遗传算法优化锚链的张力分布，保证12条锚链受力尽力均衡，防止单根锚链因受力过大而断裂，并在Simulink中搭建仿真模型，进行时域运动仿真，仿真结果表明：所建立的优化模型是有效的。(3)在了解海洋钻井平台、锚泊定位系统的构造与配置以及采集实体模型数据的基础上，选择3D模型开发工具；讨论了建模原则、建模方法以及建模中应注意的问

6、题；在3dsMax中制作了半潜式钻井平台的三维初始模型；再利用Creator软件以及模型优化技术，较好地解决了三维仿真中实时性与真实性的矛盾。(4)应用VegaLnyx可视化编程以及VegaAPI编程驱动实体模型，实现海洋半潜式钻井平台锚泊定位系统在不同海况下的三维动态仿真。关键词半潜式钻井平台；锚泊定位；环境载荷；张力优化；三维仿真4AbstractThesemi-submersibledrillingplatformhasbeenwidelyusedintheprocessofoilandgasdevelopmentinthe

7、deepsea,becauseofitsspecialcharacteristics:thegreatabilitytoresistwindandwaves,thepreferablypayload,theoperationwithawiderangeofgoodstability.Mooringpositioningsystemisoneoftheimportantequipmentofsemisubmersibledrillingplatform.Thesimulationofmooringpositioningplatfor

8、menvironmentloadwhichhascertainpracticalapplicationvalue.HaiYangShiYou981isresearchobjectinthispaper.Accordingtotheplatformm