海底管线检测与维修装置智能综合操纵和动力定位系统

浅海海底管线电缆检测与维修装置(简称PCDR装置)系国内第一艘用于浅海海底管线电缆检测与维修的特种作业装置,智能综合操纵和动力定位(简称IODP)系统是其中的核心操控设备.本文主要介绍IODP系统的技术性能指标、系统组成和计算机选型方案、分层递阶智能控制结构、工作方式、综合显示与集中操纵设计思想,并给出对线控位功能仿真试验结果.IODP系统已完成该装置在长江的水面和潜浮控制航行试验,结果表明:系统运行可靠、人机界面形象直观,操纵灵活.     

海底管线电缆检测与维修装置通道研制

海底管线电缆检测与维修装置是一种能潜入海底进行管线检测和维修的多功能、新型特种海上装备,主要由主船体、甲板室和通道三部分组成.文章主要对通道部分结构的设计进行研究论证.     

一种具有双重功能的海底挖沟机

水下管道维修前，需要对海床进行基础开挖使管道裸露出来，并在维修点周围形成一定范围的工作面，因此须要使用水下管道维修基础开挖的专用设备——海底挖沟机。在新管线敷设过程中，也需要先对海底实施挖掘开沟，然后进行管道埋设。介绍了一种海底挖沟机，特别是关于一种既能进行海底管道维修基础开挖，又能进行海底管道开沟埋设的具有双重功能的海底挖沟机。     

海上油田新型辅助工作船舶"浅海海底管线电缆检测与维修装置"建造技术

本文介绍了海上油田新型辅助工作船舶--"浅海海底管线电缆检测与维修装置"的关键技术、关键设施的设计和建造,以及针对该装置具有的船体结构特殊、功能性强、控制复杂、设备繁多、空间狭小等有异于普通船舶的特点而在施工设计和建造阶段所采用的新技术、新建造模式、新工艺、新观念.     

变载荷下船舶动力机械钢丝绳减震装置设计

传统船舶动力机械钢丝绳减震装置,存在变载荷环境下的减震系数控制误差较大的问题,导致状态整体减震效果降低。为了解决上述问题,提出变载荷下船舶动力机械钢丝绳减震装置设计。装置设计主要分为结构硬件设计部分与减震控制算法设计部分:结构硬件指PID控制器功能结构设计,框架采用PID隔震控制器结构,利用多种数据传感单元构建PID控制器;软件部分由隔震变量应用环境算法与PID模糊控制算法两部分。分别对控制器应用环境与控制精度进行针对性优化计算,从而实现准确控制不同变载荷环境下的减震系数,达到最佳的减震效果。通过实例数据比对发现,采用设计装置的减震曲线相较传统减震装置的减震曲线,平滑度更好,且没有畸变现象的出现,证明控制精准度与稳定性良好。     

基于对线控位策略的UUV回收运动控制研究

研究了水下坞舱回收UUV (Unmanned Underwater Vehicle) 过程中的运动控制问题,详细介绍了坞舱搭载回收UUV的原理,建立了UUV回收中的数学模型。提出了一种基于对线控位策略的回收方法,通过一个双参考点的定位控制来实现UUV的回收。设计了UUV回收的位置和姿态的灰色预测PID控制器,以减小UUV回收控制中的超调量和调整时间。仿真验证结果表明了对线控位策略对于坞舱回收UUV是可行的,所设计的灰色预测PID控制器可以实现UUV回收的精确控制。     

浅埋海底管线防护的设计方法研究

浅埋海底管线由于外部环境荷载的改变,必然引起一定的附加应力。在这种条件下,必须对管线采取防护措施。提出了浅埋海底管线的防护方案,并应用有限元方法,建立了同时考虑土体-结构-海底管线三者耦合作用的二维有限元分析模型,对采取保护措施的海底管线进行应力的分析计算,计算结果表明所采用的防护方案是合理的。     

“V型探槽”管线探测工艺在弗里迪运河底不明管线探测中的应用

弗里迪运河底部分布有若干海底管线,成为运河航道疏浚施工的重大安全隐患。海底管线种类多、埋设位臵及深度不明、管线探测环境复杂等特点使得浅地层剖面仪、侧扫声纳仪以及磁力仪等常规海底管线探测方法因其探测原理的局限性而难以适用。文章采用了小型抽砂设备在海底开挖"V型探槽"的管线探测新工艺,并成功应用于实际探测中,有效排除了海底管线对航道疏浚施工的影响,保障了船舶施工安全。科特迪瓦阿比让港口扩建工程航道疏浚分项施工的顺利实施,说明小型抽砂船开挖"V型探槽"的管线探测新工艺可行、有效,为海底管线探测提供了新思路。     

海底管线抗液化试验研究

地震时砂土液化是造成海底管线大量破坏的主要原因之一。国际上的专家对地震液化情况进行了大量的试验和分析，得出了很多有价值的结论。现在已经有多种抗液化措施应用于实际工程，防止地震砂土液化对海底管线造成严重破坏。地震砂土液化情况下，海底管线的主要破坏形式是管线上浮。提出用翼形板加固管线进行抗液化的新措施，并通过振动台的对比试验验证了新措施的可行性。对实际工程具有重大意义。     

多作业状态下近海油气管线的力学分析及软件

在近海管线的铺设、安装、使用过程中有多种作业状态：在位、悬跨、挖沟、提吊、铺管等。各种状态下管线的受力特点不同，加上管线结构、海况和海底土壤等因素又都很复杂，所以近海管线的强度分析难度大、内容多。分别采用解析方法、数值方法（有限元法、打靶法）和二者结合来解决理论上的（如几何非线性、动边界等）、实用性方面的难点。在理论分析的基础上，编制了符合产业部门工程师使用要求的近海管线强度分析软件。介绍了该软件进行力学分析时采用的理论以及软件界面。     

潜航器轨迹跟踪与航向预测算法

海况条件较差时,基于水下单点GPS定位系统的潜航器实时定位有较大测量误差,不利于潜航器的轨迹跟踪与航向预测。针对误差服从高斯分布的水下单点GPS定位系统,提出基于改进型扩展卡尔曼滤波算法的GPS跟踪方法和基于回归分析算法的航向预测方法。通过测试与仿真,对定位设备采集到的数据进行对比分析,试验结果表明,上述算法显著提高了轨迹测量精度与航向跟踪能力,准确绘制出了潜航器的实时航行轨迹与航向预测线,可应用于潜航器的轨迹跟踪项目中。     

天然气储运泄漏检测方法

为保障天然气的安全储运，分析管道运输与液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）船围护系统的特点及主要对应的泄漏检测方法，理清各泄漏检测方法的适用性和局限性。在天然气管道运输中，硬件检测法虽可获得较为准确的位置信息，但设备因素制约检测手段的可行性；软件检测法虽可降低检测实施难度，但准确的泄漏定位需要对系统变量的精准获取。在LNG船围护系统的泄漏检测中，庞大的工程量决定检测成本的巨大投入，粗检与精检和定量与定位结合的方式可优化资源利用。     

水下潜器运动控制与仿真研究

水下潜器是一种非常重要的海洋开发装置,具有强耦合、非线性等特点。主要讨论水下无人潜器的自主定深和定位控制技术。文中根据潜器的6自由度运动方程,在充分考虑了水动力因素的基础上,使用Quasi-Lagrange方程建立潜器的数学模型,并将其分解为一系列相互关联的子系统。采用滑模控制方法用于潜器的定深控制,并对其他方向运动进行定位控制。滑模因控制算法简单、鲁棒性好、可靠性高,并且不需要系统整体模型,被广泛应用于运动控制和非线性系统的控制中。通过计算机仿真,验证了该控制算法对水下潜器的运动控制效果良好、准确。     

基于结构可靠性的锚泊辅助动力定位滑模控制

针对长年累月定位在深海恶劣海况下的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading vessels，FPSOs)的作业安全问题，本文提出了一种基于缆线结构性的锚泊辅助动力定位滑模控制方法。通过引入结构可靠性因子，表征锚泊系统缆线的安全，在此基础上设计一种新型滑模控制器，通过控制结构可靠性因子和艏向以达到FPSO锚泊辅助定位目的，并证明了系统的稳定性。通过一系列的仿真实验，证明了所提出的基于结构可靠性滑模控制器的有效性、安全性和节能性。     

海底管道巡检船研发设计

简要介绍自主研发设计的"海底管道巡检船"船型的主要技术性能和技术特点。该船定位为国内首艘海底管道巡检船,搭载专业声学探测装置,抗风浪性能良好,能够持久巡线并应急响应,其各项功能均针对渤海海域海底管道运维需求进行设计,能够保障海底管道安全运营,排除隐患以避免或最大限度降低管道泄漏造成的损失。     

船体结构最优风险评估维护计划（英文）

Various structures such as marine structures age over time. In order to always maintain safety conditions, maintenance processes including inspection and repair should be implemented on them. Corrosion and fatigue cracks are two main factors that reduce the ultimate strength of the ship's hull girder over time and thus increase the probability and risk of failure. At the time of inspection,the structural conditions must be checked so that, if necessary, the required repairs can be done on it. The main objective of this paper is to provide optimized maintenance plans of the ship structure based on probabilistic concepts with regard to corrosion and fatigue cracks. Maintenance activities increase the operational costs of ships; therefore, it is advisable to inspect and repair in the optimal times. Optimal maintenance planning of the ship structure can be conducted by formulating and solving a multi-objective optimization problem. The use of risk as a structural performance indicator has become more common in recent years. The objective functions of the optimization problem include minimizing the structure's lifecycle maintenance costs, including inspection and repair costs, and also minimizing the maximum risk of structural failure during the ship's life. In the following,to achieve better responses, reliability index has been added to the problem as the third objective function. The multi-objective optimization problem is solved using genetic algorithms. The proposed risk-based approach is applied to the hull structure of a tanker ship.     

深水海洋工程多功能立式管线铺设系统

介绍一种集成深水柔性管与脐带缆铺设、Reel与J-lay钢管铺设、水下结构物安装于一体的多功能立式管道铺设系统构成与设备特点。该系统可以安装在一艘中小型动力定位船舶上,其显著特点是可通过可移动式张紧器和J-lay铺管作业线的设计实现多种作业模式的快速转换,从而使船舶作业功能和灵活性大为提高,对于我国深水油气开发作业装备和多功能作业船的研究及设计建造有一定的借鉴意义。     

深水法兰连接机具螺栓预紧方法及装置研究

随着陆地和浅水油气资源的日益枯竭,急须开发深水油气资源以满足国民经济发展对能源的需求。法兰螺栓连接是深水管道连接的常用方法,也是深水管道回接必须攻克的难点。深水法兰连接机具是应用于深水管道法兰连接的一种专用设备,确定深水法兰连接机具的螺栓预紧方法对开发设计深水法兰连接机具具有重要意义,通过对比几种常用的螺栓预紧方法,确定了适用于深水的螺栓预紧方法,并设计了一种深水工作的螺栓预紧装置。该研究成果对机具的进一步开发,促进我国深水作业设备发展和提高我国深水管道连接技术具有一定意义。     

面向复杂装备AR辅助维修的混合跟踪技术研究

装备维修是生产制造、作业运转的基础,特别是在船舶、航空等领域。由于在维修过程中装备结构复杂、维修人员经验技术不足和缺少直观维修手段导致容易导致维修效率低下和操作出错。因此,通过研究基于增强现实的装备维修方案,直观交互地进行维修作业,能够有效地提升维修的质量和效率。由于装备体型较大,结构复杂,给跟踪定位带来了新的困难,针对实际的工程需求,创新性地将主流方法进行结合,提出了多Marker和ORB-SLAM混合跟踪的方法。通过二次调整多Marker定位结果的动态权值,提高局部定位维修的精度和可靠性。分析比较现有的特征点算法,选择ORB-SLAM作为方案,实现全局的定位和导航,对维修过程给以指导,并设计开发装备诱导维修系统,为大型复杂设备地维修提供了通用解决方案。