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机械设计与制造 2017年第3期 93-96页

作者：苏锋蔡玉龙陈斌侯莉海洋石油工程股份有限公司天津300051 哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

为解决水下作业中需要对水下设备工作状态监视的问题,根据海洋石油工程股份有限公司的浅水测试场环境,提出了浮动式监控平台的方案,并对包括平台支架、绞车系统、锚泊系统在内的主要部分进行了相关设计。为了测试平台的相关性能,浮动监... 详细信息

为解决水下作业中需要对水下设备工作状态监视的问题,根据海洋石油工程股份有限公司的浅水测试场环境,提出了浮动式监控平台的方案,并对包括平台支架、绞车系统、锚泊系统在内的主要部分进行了相关设计。为了测试平台的相关性能,浮动监控平台加工装配完成后,在哈尔滨工程大学深水综合实验水池进行了水下监控实验。测量了受到外力作用后平台在水中的横摇和纵摇自由衰减周期,检验了平台恢复稳定的能力,并通过实验数据求出了平台横摇及纵摇阻尼系数。

关键词：水下监视浮动监控平台平台设计水池实验

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浮动监控平台设计及水动力学特性研究

浮动监控平台设计及水动力学特性研究

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作者：蔡玉龙哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

浅水测试是水下生产设施及水下作业技术向深海发展不可或缺的步骤。对水下生产设施及水下作业情况的监控是浅水测试的重要部分。水下监控系统经过多年的发展,形式多种多样,功能日臻完善。根据监控设备载体的不同主要可以分为固定式水下... 详细信息

浅水测试是水下生产设施及水下作业技术向深海发展不可或缺的步骤。对水下生产设施及水下作业情况的监控是浅水测试的重要部分。水下监控系统经过多年的发展,形式多种多样,功能日臻完善。根据监控设备载体的不同主要可以分为固定式水下监控设备、浮动式水下监控设备、移动式水下监控设备等,本文根据浅水测试场的使用需求,提出了一种新型浮动式水下视频监控设备,并基于浮动监控平台完成了浮动监控平台的设计,并对浮动监控平台的结构动力学特性、水动力学特性进行了相关研究。浮动监控平台通过水下云台搭载水下摄像机等监控设备对水下生产设施及作业情况进行监控,利用绞车系统改变水下云台在水中的位置以达到对不同区域设备及作业情况的监视。浮动监控平台的设计吸取了海上浮标设计的成熟经验,并结合Spar平台的特点完成的一种新型浮动监控平台的设计,分别对其结构框架、绞车系统、锚缆系统进行了设计选型。在完成结构设计后,对其进行了静水力学特性的相关研究,对重心与浮心坐标进行了估算,并且计算其浮体截面面积矩,求出浮动监控平台在不同倾角下的稳性高、复原力矩、稳性系数及静稳性曲线、动稳性曲线、稳性衡准数。根据线性波理论,利用莫里森公式对浮动监控平台浮体及下支架立柱所受波浪载荷进行了相关计算,并估算了锚缆张力。结合ANSYS对浮动监控平台关键零部件,如浮动监控平台支架和绞车系统,对其进行了结构动力学的分析,包括模态、谐响应以及瞬态动力学的分析,分析了浮动监控平台发生振动的固有频率,在海浪作用下的谐响应振动变形以及在波浪冲击下瞬时变形,验证了其可靠性。通过建立浮动监控平台在波浪中运动的数学模型,近似计算出了浮动监控平台的横摇、纵摇固有周期与垂荡固有周期,并利用ANSYS中的AQWA模块对浮动监控平台进行了水动力学性能进行了频域及时域的仿真分析。在频域内分析了其所受的一阶波浪力、附加质量力及阻尼力,以及RAO响应。通过时域分析了其在200s的真实运动响应.通过模型试验和水池试验证明浮动监控平台在水中浮态符合设计要求,能够满足水下视频监控功能需求,测得浮动监控平台横摇、纵摇和垂荡的自由和锚泊时的衰减运动曲线,通过曲线计算出了其运动衰减周期,最后通过对横摇与纵摇自由衰减运动曲线的计算,求出了消灭曲线,并通过消灭曲线求出了横摇与纵摇阻尼系数。

关键词：水下监控浮动监控平台水动力学特性试验研究

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浅水测试场浮动监控平台结构设计及静水力特性研究

浅水测试场浮动监控平台结构设计及静水力特性研究

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作者：谢超哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

浅水测试场水下视频监控系统设计是浅水测试场监控系统的重要部分,其作用是用于观察与记录水下设备测试的过程视频,水下视频监控系统的监控形式经过多年的发展已经多种多样,根据摄像机载体的不同主要可以分为固定式水下监控设备、浮动... 详细信息

浅水测试场水下视频监控系统设计是浅水测试场监控系统的重要部分,其作用是用于观察与记录水下设备测试的过程视频,水下视频监控系统的监控形式经过多年的发展已经多种多样,根据摄像机载体的不同主要可以分为固定式水下监控设备、浮动式水下监控设备、移动式水下监控设备等,本文根据浅水测试场的使用需求,提出了一种新型浮动式水下视频监控设备,并基于浮动监控平台完成了水下视频监控系统设计与搭建,最后对浮动监控平台的静水力特性进行了相关研究。水下视频监控系统包含两个固定摄像机与两个浮动摄像机,通过控制浮动监控平台与云台的运动,保证整个测试设备能处在监控视野中,整个系统包含水下照明系统、视频监控系统、控制系统与数据采集系统,水下照明系统以LED矩阵作为水下照明灯,视频监控系统使用VC++进行搭建,为了保证控制的灵敏性,将其与控制系统分开,视频监控系统采用PAL视频制式,MPEG/AVI压缩方式,对监控视频进行保存,整个系统具有大屏幕显示、视频保存、回放、视频报警等功能。浮动监控平台的设计吸取了海上浮标设计的成熟经验,并结合Spar平台的特点完成的一种新型结构浮动监控平台的设计,分别对其结构框架、绞筒系统、锚缆系统进行了设计选型,结合ANSYS对其进行强度分析,通过分析计算浮动监控平台的结构强度能够满足设计要求。在完成浮动监控平台的结构设计后,对其重心与浮心坐标进行了估算,并且计算其浮体截面面积矩,求出浮动监控平台在不同倾角下的稳性高、复原力矩、稳性系数及静稳性曲线、动稳性曲线、稳性衡准数,近似计算出了浮动监控平台的横摇、纵摇固有周期与垂荡固有周期,并对在不同的配重距离、配重重量、浮体直径等结构参数下的静水力特性变化曲线及横摇、纵摇及垂荡固有周期的影响进行分析,通过分析可以发现浮体直径对浮动监控平台的静水力特性影响最大,配重重量其次。通过改变其结构参数能够改变浮动监控平台的横摇、纵摇及垂荡固有周期。通过水池试验得出浮动监控平台能够满足水下视频监控功能需求,且稳定性良好,测得浮动监控平台在钢缆放松与拉紧时的横摇、纵摇和垂荡的自由衰减运动曲线,通过曲线计算出了其运动衰减周期,通过分析,结构参数对于静水力特性的影响同样适用与自由衰减运动,最后通过对横摇与纵摇自由衰减运动曲线的计算,求出了消灭曲线,并通过消灭曲线求出了横摇与纵摇阻尼系数。

关键词：浮动监控平台静水力特性结构参数自由衰减周期水池试验

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浮动监控平台水动力学分析

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机械工程师 2018年第9期 79-83页

作者：刘培林贾鹏张磊王向宇王洪海王双海洋石油工程股份有限公司天津300451 哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001

浮动式监控装置是将主要设备放置于水上浮体之上,将监控设备通过绳索放入到水下实现水下监控,其具有成本低、使用范围广等优点。浮动式监控装置因在工作时要受到风、浪、流等自然载荷的作用,且具有横荡、纵荡、垂荡和横摇、纵摇以及艏摇... 详细信息

浮动式监控装置是将主要设备放置于水上浮体之上,将监控设备通过绳索放入到水下实现水下监控,其具有成本低、使用范围广等优点。浮动式监控装置因在工作时要受到风、浪、流等自然载荷的作用,且具有横荡、纵荡、垂荡和横摇、纵摇以及艏摇6个自由度的运动形式,故平台的工作平稳性对于浮动监控平台的正常工作至关重要。通过浮动监控平台在波浪中运动的数学模型,近似计算出了浮动监控平台的横摇、纵摇及垂荡固有周期,并利用ANSYS中的AQWA模块对浮动监控平台进行了水动力学性能频域及时域的仿真分析。结果表明,设计的浮动监控平台在5级海况下能够抵抗各类自然载荷的干扰,并可靠平稳的实现水下监控。

关键词：浮动监控平台固有周期水动力学性能 ANSYS

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