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基于现场监测的FPSO运动仿真

作　者: 冯娟
导　师: 唐达
学　校: 大连理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 软刚臂单点系泊系统原型测量误差校准虚拟现实
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 33次
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内容摘要

陆地上的石油资源越来越紧张,海洋石油是今后能源挖掘的重点发展方向。FPSO海洋平台是世界各地近海海域最广泛应用的海洋平台。FPSO平台通过系泊系统系泊于某一固定海域,软刚臂单点系泊系统抗风浪能力强,初期投资小,是最适应浅海海域的系泊系统。我国的渤海海域的FPSO几乎都采用软刚臂单点系泊系统作为系泊设施。FPSO的运动机理复杂,近几年来多次出现因环境荷载等因素诱导的复杂剧烈运动造成软刚臂单点系泊结构疲劳与失效的事故,给国家和人民造成巨大的经济损失,并伴随着严重的海洋污染问题。针对软刚臂单点系泊结构的失效问题,以“海洋石油102”FPSO、“友谊号”FPSO为试点,开展基于原型的现场监测。现场监测技术为摸清FPSO在风、浪、流等因素激励下的动力响应,提供了宝贵的第一手数据。因多种因素影响,并非所有相关研究人员可亲临海洋平台,观测FPSO的运动信息。基于现场实测数据模拟FPSO运动,可令相关工作人员如同身临其境般观察FPSO的运动变化,为其它相关研究提供了重要依据。本文以“海洋石油102”FPSO的现场监测数据为基石,对其进行误差校准与数据融合处理,得到完整的FPSO运动响应信息。基于FPSO图纸与现场照片,构建FPSO三维模型,并对其进行优化处理,使其适应于实时交互式仿真。本文基于FPSO运动仿真的具体需求,设计并研发了FPSO运动仿真系统。该系统逼真地渲染出海洋环境,并真实形象地模拟出FPSO的运动变化,是虚拟现实技术应用于海洋领域的一个重要实践。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 研究目的及意义  9-10
  1.3 本文工作和创新  10-11
  1.4 论文的组织结构  11-13
2 FPSO的发展及其系泊系统  13-18
  2.1 FPSO的发展历史与现状  13-14
    2.1.1 FPSO简介  13-14
    2.1.2 我国FPSO的发展现状  14
  2.2 FPSO系泊系统  14-16
  2.3 FPSO软刚臂单点系泊系统分析  16-17
  2.4 本章小结  17-18
3 FPSO现场监测  18-26
  3.1 FPSO监测方案  18-24
    3.1.1 环境荷载  18-21
    3.1.2 船体姿与位置监测  21-22
    3.1.3 软刚臂系泊系统姿态监测  22-23
    3.1.4 现场视频监测  23-24
  3.2 原型测量集成显示软件  24-25
  3.3 本章小结  25-26
4 FPSO运动监测数据处理  26-35
  4.1 系泊姿态传感器安装误差动态校准  26-33
    4.1.1 安装误差研究现状  26-27
    4.1.2 姿态传感器安装误差分析  27-28
    4.1.3 系泊运动方程  28-29
    4.1.4 动态校准安装误差  29-31
    4.1.5 试验验证  31-33
  4.2 FPSO监测数据融合  33-34
  4.3 本章小结  34-35
5 FPSO运动仿真系统设计与实现  35-46
  5.1 FPSO运动仿真系统的总体设计  35-36
    5.1.1 系统需求分析  35-36
    5.1.2 系统功能结构  36
  5.2 FPSO运动仿真系统关键技术  36-41
    5.2.1 FPSO平台三维模型  36-38
    5.2.2 FPSO三维模型优化  38-41
  5.3 基于MFC/OSG的可视化仿真设计  41-44
    5.3.1 FPSO运动仿真系统框架设计  41-42
    5.3.2 仿真程序总体流程图  42-43
    5.3.3 FPSO运动仿真系统程序模块设计  43-44
  5.4 FPSO运动仿真结果  44-45
  5.5 本章小结  45-46
结论  46-47
参考文献  47-50
攻读硕士学位期间学术论文情况  50-51
致谢  51-52

基于现场监测的FPSO运动仿真

内容摘要

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