筒型平臺拖帶風(fēng)險預(yù)警研究.pdf

1、2014-2020年國家能源發(fā)展戰(zhàn)略要求加強(qiáng)近海油氣勘探開發(fā)，大力提升海洋油氣產(chǎn)量，因此海上鉆井平臺數(shù)量將會增大。筒型海洋鉆井平臺由于技術(shù)先進(jìn)性、安全穩(wěn)定性和作業(yè)可靠性等方面的優(yōu)勢，得到了越來越多世界各國的青睞。筒型平臺拖航業(yè)務(wù)則是筒型平臺投入生產(chǎn)使用的一個重要環(huán)節(jié)，但是拖航環(huán)境復(fù)雜性、拖航操縱復(fù)雜性、拖航方案復(fù)雜性、事故的突發(fā)性和嚴(yán)重性使得拖航作業(yè)充滿風(fēng)險，因此如何保障海上拖航安全、提高海上拖航風(fēng)險預(yù)防效果越來越成為廣大工程技術(shù)人員和

2、科研工作者，尤其是海上拖航相關(guān)部門關(guān)注的焦點。
　　論文以MMG模型為基礎(chǔ)，結(jié)合懸鏈線模型構(gòu)建了拖帶系統(tǒng)運動模型，并基于卡爾曼濾波算法構(gòu)建拖帶系統(tǒng)軌跡實時預(yù)測模型實現(xiàn)對船舶運動軌跡的實時跟蹤和預(yù)測，最后結(jié)合指標(biāo)預(yù)警準(zhǔn)則建立了拖航系統(tǒng)風(fēng)險預(yù)警體系，對拖帶系統(tǒng)的碰撞、擱淺、偏航等高概率風(fēng)險實時預(yù)警，對潛在的風(fēng)險能夠提前識別并發(fā)出警報，同時結(jié)合相應(yīng)的避碰規(guī)則和實際拖航水域通航環(huán)境給出相應(yīng)的風(fēng)險緩解和消除措施。因此，對大型筒型拖帶平臺的拖

3、航風(fēng)險預(yù)警研究對保障拖帶作業(yè)的安全有重要的理論和實際意義。
　　本文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　?。?）構(gòu)建拖帶系統(tǒng)運動模型
　　基于MMG基礎(chǔ)理論和懸鏈線模型構(gòu)建了筒型平臺拖帶系統(tǒng)運動模型，同時設(shè)計了多組不同實驗環(huán)境下的仿真實驗對拖帶系統(tǒng)運動模型的可靠性進(jìn)行驗證。實驗結(jié)果表明機(jī)動幅度越大，拖船和筒型平臺狀態(tài)越難恢復(fù)穩(wěn)定，軌跡波動現(xiàn)象越明顯。因此，在拖航作業(yè)實際操縱中應(yīng)該盡量避免大幅度機(jī)動操作來降低拖帶系統(tǒng)失控進(jìn)而產(chǎn)

4、生嚴(yán)重事故的可能性。
　?。?）構(gòu)建拖帶系統(tǒng)軌跡實時預(yù)測模型
　　基于卡爾曼濾波算法構(gòu)建拖帶系統(tǒng)軌跡實時預(yù)測模型實現(xiàn)對拖帶系統(tǒng)中拖船與筒型平臺運動軌跡的實時跟蹤和預(yù)測，并通過設(shè)計不同實驗環(huán)境條件下的單船和拖帶系統(tǒng)軌跡預(yù)測仿真實驗，驗證了卡爾曼濾波算法對拖帶系統(tǒng)船舶運動軌跡的預(yù)測具有可行性。通過對軌跡預(yù)測誤差分析得到軌跡預(yù)測時間步長越長，拖帶速度越大、改向操縱幅度越大，所預(yù)測的船舶軌跡誤差越大。因此要結(jié)合實際的環(huán)境條件、交通流

5、條件等，確定合理的預(yù)測時間，使其在保證軌跡預(yù)測精度的前提下具有工程實用性?；诒菊碌姆抡鎸嶒烆A(yù)警誤差分析結(jié)果和實際海上拖航預(yù)警需要，設(shè)定預(yù)警時間步長為10s，為后續(xù)的拖帶系統(tǒng)風(fēng)險預(yù)警提供理論依據(jù)。
　?。?）構(gòu)建拖帶系統(tǒng)風(fēng)險預(yù)警模型
　　基于指標(biāo)預(yù)警準(zhǔn)則建立了拖航系統(tǒng)風(fēng)險預(yù)警體系，選取高概率的事故類型（碰撞事故、擱淺事故、偏航事故）為預(yù)警范圍，確定了預(yù)警范圍中各個事故類型的預(yù)警指標(biāo)，根據(jù)拖航實際情況確定相應(yīng)的預(yù)警條件、報警方