深水管道测量系统关键技术研究
发布时间：2022-10-15 17:46
本文对深水管道测量系统的相关技术进行了研究，该课题源自国家“863”计划重大项目“深水海底管道铺设技术”。深水管道测量系统用于测量水下两管道之间的相对位姿，是深水管道回接作业的第一步，为下一步预制中间管段提供所需的位姿参数。 论文对国内外相关领域的现状进行了研究与分析，结合课题指标要求，基于ROV辅助拉绳测量方法得工作原理提出了深水管道测量系统的总体方案，具体分为机械结构、测控系统和位姿算法三部分。 首先，本文详细的设计了测量系统的机械结构。考虑到该系统作业环境为水下1500m，因此水下密封问题是结构设计时需要着重考虑的问题。针对这一问题，论文设计了一种基于霍尔效应的非接触式直接检测角度编码器和通过磁力耦合传递力矩的水下绞车。同时，论文还设计了测量装置的对接机构，并且利用ABAQUS软件对电子舱O型圈的密封性能进行了有限元分析。 其次，本文基于机器人学相关理论对两种管道回接方式的位姿算法进行了求解，将测量系统检测到的初始参数经过转化运算后得到最终所需的两待测管道之间的相对位姿参数。 最后，本文对深水管道测量系统的测控系统进行了研究，包括水下控制系统的各种参数检测...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源、目的及意义
1.2 国内外相关领域研究现状
1.2.1 有潜张紧绳测量系统
1.2.2 ROV 辅助拉绳测量系统
1.2.3 水声测量系统
1.2.4 其它水下测量方法
1.3 ROV 辅助拉绳测量系统研究现状
1.4 论文主要研究内容
第2章 深水管道测量系统总体方案研究
2.1 系统总体方案组成
2.2 系统总体结构方案设计
2.2.1 测量装置机械结构方案
2.2.2 绞车结构方案
2.3 系统测控系统方案设计
2.3.1 上位机监控系统
2.3.2 水下控制系统
2.4 系统位姿算法求解
2.5 本章小结
第3章 深水管道测量系统结构研究
3.1 系统机械结构
3.2 系统主体结构研究
3.2.1 绳长检测及排缆机构研究
3.2.2 水下角度检测机构研究
3.2.3 对接机构研究
3.2.4 电子舱 O 型圈密封性能有限元分析
3.3 布线机构研究
3.4 绞车研究
3.4.1 水下密封问题研究
3.4.2 绞车驱动方式研究
3.4.3 聚四氟乙烯滑动轴承
3.5 本章小结
第4章 深水管道测量系统位姿算法研究
4.1 管道回接形式
4.2 变量定义
4.3 位姿算法求解
4.3.1 等效旋转角ζr的求解
4.3.2 绳长向量 A B 在两个坐标系下的表示
4.3.3 坐标系（Xr，Yr，Zr）与坐标系（Xb，Yb，Zb）之间过度矩阵的求解
4.3.4 管道空间距离求解
4.3.5 管道空间相对角度求解
4.4 立管连接算法研究
4.4.1 立管连接空间距离求解
4.4.2 立管连接空间相对角度求解
4.5 算法验证
4.6 本章小结
第5章 深水管道测量系统检测技术与监控软件研究
5.1 测控系统结构形式
5.2 检测技术研究
5.2.1 正交倾角检测
5.2.2 水下角度检测
5.2.3 水下绳长检测
5.2.4 电子舱漏水检测
5.3 上位机监控软件研究
5.3.1 监控软件总体方案研究
5.3.2 监控软件后台程序框图结构组成
5.3.3 串口通讯子 VI
5.3.4 绞车电机控制子 VI
5.3.5 数据获取子 VI
5.3.6 算法求解子 VI
5.3.7 后续处理子 VI
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]深海管道法兰连接机具的设计与仿真分析[J]. 王立权,王文明,何宁,李伟,刘明珠,林秋红. 哈尔滨工程大学学报. 2010(05)
[3]磁密封在深水作业灵巧手上的应用[J]. 汪歩云,许德章,杨明,曹会彬. 机械设计与研究. 2010(01)
[4]海底管道电动爬行器密封技术研究[J]. 李建永,姜生元,唐德威. 液压与气动. 2010(02)
[5]深海管道法兰连接方案研究[J]. 王立权,王文明,赵冬岩,曹为,王才东. 天然气工业. 2009(10)
[6]锥杆式对接机构捕获锁的创新设计[J]. 汤树人,陈宝东,柏合民,张崇峰,赵金才. 机械设计. 2009(08)
[7]水下机器人耐压壳体O形圈密封性能有限元分析[J]. 赵文德,宿德春. 机械工程师. 2009(07)
[8]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)
[9]水下船体表面清刷机器人密封的设计[J]. 袁夫彩,陆念力,王立权. 润滑与密封. 2007(05)
[10]中国海洋油气开发的战略分析[J]. 常城,舒先林. 石油化工技术经济. 2007(02)
硕士论文
[1]救生钟水下绞车牵引及主动放缆系统研究与设计[D]. 毛建忠.江南大学 2008
本文编号：3691754
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源、目的及意义
1.2 国内外相关领域研究现状
1.2.1 有潜张紧绳测量系统
1.2.2 ROV 辅助拉绳测量系统
1.2.3 水声测量系统
1.2.4 其它水下测量方法
1.3 ROV 辅助拉绳测量系统研究现状
1.4 论文主要研究内容
第2章 深水管道测量系统总体方案研究
2.1 系统总体方案组成
2.2 系统总体结构方案设计
2.2.1 测量装置机械结构方案
2.2.2 绞车结构方案
2.3 系统测控系统方案设计
2.3.1 上位机监控系统
2.3.2 水下控制系统
2.4 系统位姿算法求解
2.5 本章小结
第3章 深水管道测量系统结构研究
3.1 系统机械结构
3.2 系统主体结构研究
3.2.1 绳长检测及排缆机构研究
3.2.2 水下角度检测机构研究
3.2.3 对接机构研究
3.2.4 电子舱 O 型圈密封性能有限元分析
3.3 布线机构研究
3.4 绞车研究
3.4.1 水下密封问题研究
3.4.2 绞车驱动方式研究
3.4.3 聚四氟乙烯滑动轴承
3.5 本章小结
第4章 深水管道测量系统位姿算法研究
4.1 管道回接形式
4.2 变量定义
4.3 位姿算法求解
4.3.1 等效旋转角ζr的求解
4.3.2 绳长向量 A B 在两个坐标系下的表示
4.3.3 坐标系（Xr，Yr，Zr）与坐标系（Xb，Yb，Zb）之间过度矩阵的求解
4.3.4 管道空间距离求解
4.3.5 管道空间相对角度求解
4.4 立管连接算法研究
4.4.1 立管连接空间距离求解
4.4.2 立管连接空间相对角度求解
4.5 算法验证
4.6 本章小结
第5章 深水管道测量系统检测技术与监控软件研究
5.1 测控系统结构形式
5.2 检测技术研究
5.2.1 正交倾角检测
5.2.2 水下角度检测
5.2.3 水下绳长检测
5.2.4 电子舱漏水检测
5.3 上位机监控软件研究
5.3.1 监控软件总体方案研究
5.3.2 监控软件后台程序框图结构组成
5.3.3 串口通讯子 VI
5.3.4 绞车电机控制子 VI
5.3.5 数据获取子 VI
5.3.6 算法求解子 VI
5.3.7 后续处理子 VI
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]深海管道法兰连接机具的设计与仿真分析[J]. 王立权,王文明,何宁,李伟,刘明珠,林秋红. 哈尔滨工程大学学报. 2010(05)
[3]磁密封在深水作业灵巧手上的应用[J]. 汪歩云,许德章,杨明,曹会彬. 机械设计与研究. 2010(01)
[4]海底管道电动爬行器密封技术研究[J]. 李建永,姜生元,唐德威. 液压与气动. 2010(02)
[5]深海管道法兰连接方案研究[J]. 王立权,王文明,赵冬岩,曹为,王才东. 天然气工业. 2009(10)
[6]锥杆式对接机构捕获锁的创新设计[J]. 汤树人,陈宝东,柏合民,张崇峰,赵金才. 机械设计. 2009(08)
[7]水下机器人耐压壳体O形圈密封性能有限元分析[J]. 赵文德,宿德春. 机械工程师. 2009(07)
[8]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)
[9]水下船体表面清刷机器人密封的设计[J]. 袁夫彩,陆念力,王立权. 润滑与密封. 2007(05)
[10]中国海洋油气开发的战略分析[J]. 常城,舒先林. 石油化工技术经济. 2007(02)
硕士论文
[1]救生钟水下绞车牵引及主动放缆系统研究与设计[D]. 毛建忠.江南大学 2008
本文编号：3691754
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3691754.html
