深海浅地层岩芯取样钻机末端铠装光电复合缆姿态控制研究

发布时间：2019-10-18 20:06

【摘要】：深海浅地层岩芯取样钻机着底作业时,受浪流等多因素作用,与钻机连接的船载万米铠装光电复合缆姿态变化时,需采取措施避免光电复合缆缠绕与拖坠钻机,保障安全作业。国内,对应用于深海钻机铠装光电复合缆的姿态控制方面的研究工作比较少。在实际操作过程中,对铠装光电复合缆的收放控制和姿态控制更多依靠的是海洋科学工作者的实践经验,未能在理论计算上得到更为精确严谨的控制方案。铠装光电复合缆在使用过程中经常出现扭结扭散的情况,这增加了科学考察设备的作业风险,在一定程度上制约了科学考察任务的顺利完成。本文以应用于深海钻机的铠装光电复合缆为研究对象,对实际作业中的铠装光电复合缆进行受力分析,求得铠装光电复合缆在最大定位半径下的几何形态方程,运用MATLAB计算软件和maple符号计算软件求得在最大定位半径下不同作业水深铠装光电复合缆的长度。为提出深海钻机在不同作业深度下合理的铠装光电复合缆下放长度提供了重要参考。为了得到更为精确的铠装光电复合缆张力分布情况,对铠装光电复合缆建立三维集中质量模型,列出集中质量点的运动方程组,计算出了在不同定位半径下铠装光电复合缆上的张力大小分布情况,以此计算数据为依据提出在靠近深海钻机的铠装光电复合缆上悬挂浮力球的可行方案。受到实验条件和实际复杂多变的海洋环境的制约,科考船来回移动时,很难直观的看到各种方案下的铠装光电复合缆的姿态情况,为了得到比较直观的铠装光电复合缆姿态变化情况和张力分布变化情况,对铠装光电复合缆建立ADAMS虚拟样机模型,对已经提出的铠装光电复合缆控制方案进行仿真分析,利用仿真结果优化控制方案,最后得到了比较合理的铠装光电复合缆控制解决方案。实践结果表明,对铠装光电复合缆建立悬链线模型求得铠装光电复合缆的实际下放长度,并建立三维集中质量模型和ADAMS模型提出铠装光电复合缆姿态的控制方案是合理的。
【图文】：

断是保障深海钻机顺利完成科考任务的关键。当钻机坐地后必须装光电复合缆以保证当船体在一定的定位半径内来回移动时不会也不能下放过量的铠装光电复合缆，那样铠装光电复合缆容易扭两幅图是铠装光电复合缆下放量不足和下放量过多时的状态示意

图 1- 2 铠装光电复合缆下放量过多时缆绳扭结装光电复合缆余量的下放量不能太多也不能太少。在合理的铠装的情况下，，由于有多余的铠装光电复合缆，铠装光电复合缆在水态，这样铠装光电复合缆还是有一定的扭结可能，为减小铠装光能，还需要在铠装光电复合缆上悬挂浮力球以免铠装光电复合缆
【学位授予单位】：长沙矿山研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P756.5

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本文编号：2551250