立式海管位姿测量方法及测量仪器研究
发布时间：2021-10-14 16:15
随着社会的不断发展和进步，人们对能源的需求越来越大，传统的陆上资源已经不能满足社会发展所带来的巨大需求，所以，对海洋资源的开发变的非常重要。然而我国在海洋工程相关领域的技术跟发达国家还有较大的差距，特别是在水下管道铺设及管道回接技术方面。因此课题依据中国海洋石油工程股份有限公司所承担的课题——“数显式法兰测量仪项目”，目的是研制出实验样机，用于为立式海管回接预制膨胀弯提供所需要的计算参数，即测量水下立式海管两个法兰端面中心的相对位置和管线的相对角度。本文对国内外水下测量技术领域的现状进行了分析和研究，分别介绍了当前主要的测量技术方法水声测量和GPS测量定位以及对当前的拉绳测量系统进行了重点的分析。同时综合课题技术指标要求，提出了用于水下立式海管位姿测量的数显式法兰测量仪系统的总体方案，具体分为机械结构设计、控制系统设计和管道位姿算法以及上位机监控软件的设计。论文对测量仪的机械结构进行了设计，采用十字托结构进行水平角度测量，通过拉杆进行俯仰角度的测量。同时设计了用于立管夹持的底座机构，为了便于实验研究以及增大测量仪的使用范围，设计了一种用于水平管道的底座。考虑到设备用于水下环境，设计了基...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 课题来源、目的以及意义
1.3 立式海管位姿测量技术方法研究现状
1.3.1 水声测量方法
1.3.2 GPS 测量方法
1.3.3 其他水下位姿测量方法
1.4 拉绳测量系统现状
1.5 论文主要研究内容
第2章 法兰测量仪总体案设计及分析
2.1 引言
2.2 总体方案设计
2.2.1 主要技术指标
2.2.2 总体方案
2.2.3 作业过程方案
2.3 测量仪总体结构设计
2.3.1 机械结构组成
2.3.2 法兰测量仪本体
2.3.3 转动主体设计
2.3.4 基座结构设计
2.4 控制系统设计
2.4.1 主控制器
2.4.2 传感器的设计选用
2.5 本章小结
第3章 水下海管位姿算法研究
3.1 引言
3.2 立式海管位姿算法详解
3.2.1 立式海管空间模型的建立
3.2.2 坐标系 I 和坐标系 II 的变换关系
3.2.3 拉绳向量在参考坐标系的求解
3.2.4 立式海管相对距离的求解
3.2.5 立式海管间的相对角度
3.3 水平管道位姿算法求解
3.3.1 相对距离的求解
3.3.2 管道位姿角度的求解
3.4 测量绳的曲线形状和绳长计算公式研究
3.4.1 测量绳的曲线形状方程研究
3.4.2 测量绳绳长公式的计算
3.5 本章小结
第4章 上位机监控软件设计
4.1 上位机的功能分析
4.2 上位机系统设计
4.2.1 监控软件介绍
4.2.2 监控软件的界面设计
4.2.3 监控软件的操作流程
4.3 程序框图设计
4.3.1 串口通讯
4.3.2 数据获取模块
4.3.3 位姿算法求解程序框图
4.3.4 数据处理模块
4.4 本章小结
第5章 实验研究
5.1 实验平台及仪器
5.1.1 实验平台
5.1.2 试验检测仪器
5.2 试验原理、过程及试验结果
5.2.1 耐压试验
5.2.2 陆上测量实验
5.3 实验误差原因分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]法兰测量仪误差建模分析[J]. 陶杰,潘东民,周大林,代万宝,李晓明. 中国造船. 2012(S1)
[2]软件过程中可复用需求分析[J]. 刘兆存,范玮佳. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(01)
[3]一种基于GPS实现水下定位的有效方法[J]. 陈逸伦. 科学技术与工程. 2011(31)
[4]惯性导航系统水下校准新方法[J]. 汪湛清,房建成. 中国惯性技术学报. 2011(04)
[5]深海管道回接位姿测量系统及其控制策略[J]. 王立权,王文明,赵冬岩,何宁. 石油勘探与开发. 2010(04)
[6]霍尔传感器的应用探讨[J]. 王美丽. 山西电子技术. 2010(04)
[7]基于虚拟仪器的多路温度测量与控制系统设计[J]. 周熠,赵修良. 核电子学与探测技术. 2009(05)
[8]海底油气管道水下修复技术开发及工程应用[J]. 潘东民,马洪新,梁光辉,郭斌. 天津科技. 2009(02)
[9]使用法兰测量仪进行海底管线膨胀弯测量技术研究与应用[J]. 朱绍华,魏行超,刘勃. 中国海上油气. 2008(05)
[10]海底管道回接技术[J]. 时黎霞,李志刚,赵冬岩,何宁,王立权. 天然气工业. 2008(05)
博士论文
[1]水声综合测控系统关键技术研究[D]. 刘林泉.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]GPS技术在水利工程勘察中的应用研究[D]. 陈衍德.山东大学 2009
[2]现代测量定位技术在水下工程中的应用[D]. 盛继业.上海海事大学 2003
本文编号：3436462
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 课题来源、目的以及意义
1.3 立式海管位姿测量技术方法研究现状
1.3.1 水声测量方法
1.3.2 GPS 测量方法
1.3.3 其他水下位姿测量方法
1.4 拉绳测量系统现状
1.5 论文主要研究内容
第2章 法兰测量仪总体案设计及分析
2.1 引言
2.2 总体方案设计
2.2.1 主要技术指标
2.2.2 总体方案
2.2.3 作业过程方案
2.3 测量仪总体结构设计
2.3.1 机械结构组成
2.3.2 法兰测量仪本体
2.3.3 转动主体设计
2.3.4 基座结构设计
2.4 控制系统设计
2.4.1 主控制器
2.4.2 传感器的设计选用
2.5 本章小结
第3章 水下海管位姿算法研究
3.1 引言
3.2 立式海管位姿算法详解
3.2.1 立式海管空间模型的建立
3.2.2 坐标系 I 和坐标系 II 的变换关系
3.2.3 拉绳向量在参考坐标系的求解
3.2.4 立式海管相对距离的求解
3.2.5 立式海管间的相对角度
3.3 水平管道位姿算法求解
3.3.1 相对距离的求解
3.3.2 管道位姿角度的求解
3.4 测量绳的曲线形状和绳长计算公式研究
3.4.1 测量绳的曲线形状方程研究
3.4.2 测量绳绳长公式的计算
3.5 本章小结
第4章 上位机监控软件设计
4.1 上位机的功能分析
4.2 上位机系统设计
4.2.1 监控软件介绍
4.2.2 监控软件的界面设计
4.2.3 监控软件的操作流程
4.3 程序框图设计
4.3.1 串口通讯
4.3.2 数据获取模块
4.3.3 位姿算法求解程序框图
4.3.4 数据处理模块
4.4 本章小结
第5章 实验研究
5.1 实验平台及仪器
5.1.1 实验平台
5.1.2 试验检测仪器
5.2 试验原理、过程及试验结果
5.2.1 耐压试验
5.2.2 陆上测量实验
5.3 实验误差原因分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]法兰测量仪误差建模分析[J]. 陶杰,潘东民,周大林,代万宝,李晓明. 中国造船. 2012(S1)
[2]软件过程中可复用需求分析[J]. 刘兆存,范玮佳. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(01)
[3]一种基于GPS实现水下定位的有效方法[J]. 陈逸伦. 科学技术与工程. 2011(31)
[4]惯性导航系统水下校准新方法[J]. 汪湛清,房建成. 中国惯性技术学报. 2011(04)
[5]深海管道回接位姿测量系统及其控制策略[J]. 王立权,王文明,赵冬岩,何宁. 石油勘探与开发. 2010(04)
[6]霍尔传感器的应用探讨[J]. 王美丽. 山西电子技术. 2010(04)
[7]基于虚拟仪器的多路温度测量与控制系统设计[J]. 周熠,赵修良. 核电子学与探测技术. 2009(05)
[8]海底油气管道水下修复技术开发及工程应用[J]. 潘东民,马洪新,梁光辉,郭斌. 天津科技. 2009(02)
[9]使用法兰测量仪进行海底管线膨胀弯测量技术研究与应用[J]. 朱绍华,魏行超,刘勃. 中国海上油气. 2008(05)
[10]海底管道回接技术[J]. 时黎霞,李志刚,赵冬岩,何宁,王立权. 天然气工业. 2008(05)
博士论文
[1]水声综合测控系统关键技术研究[D]. 刘林泉.哈尔滨工程大学 2008
硕士论文
[1]GPS技术在水利工程勘察中的应用研究[D]. 陈衍德.山东大学 2009
[2]现代测量定位技术在水下工程中的应用[D]. 盛继业.上海海事大学 2003
本文编号：3436462
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