[发明专利]基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程船技术领域，具体而言，特别涉及一种基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统。

背景技术

海底管道的铺设过程中，安装船会在环境载荷作用下运动，进而对管道施加动态载荷，为了更好的完成海底管道的铺设，需要对此载荷进行评估指导铺设作业。

相关技术中，为了提高海底管道的铺设效率，采用的解决办法是在安装设计阶段使用商业有限元软件计算出各种环境条件下的管道动态载荷，再根据许用管道动态载荷给出许用的天气窗口，从而指导海底管道铺设作业。但是，采用这种方法，需要使用规则波最大波高和安装船RAO计算安装船的运动，从而使结果偏于保守，使得海底管道铺设施工更加依赖于海况的判断，不利于加大铺管作业的天气窗口，进而使得安装成本增高。此外，这种方法不便于对铺设过程中安装船各种运动情况下的管道受力状态实时评估。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。有鉴于此，本发明需要提供一种能更准确的计算管道的真实响应，便于施工人员决策的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统。

根据本发明实施例的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，包括：中央处理单元，所述中央处理单元用于修正计算模型管道上端坐标和管道锚固点坐标计算管道动态载荷数据；接收传感器数据、人工数据对管道在各种载荷工况下进行有限元分析并对重要结果存储于数据库；位置监控单元，所述位置监控单元用于检测和提供工程船的预定时刻的位置姿态信息和艏向信息，并将所述工程船的预定时刻的位置信息和艏向信息提供给所述中央处理单元；人工数据输入单元，所述人工数据输入单元与所述中央处理单元连接，并可通过人工输入的方式向所述中央处理单元提供管道模型数据；以及显示单元，所述显示单元与所述中央处理单元连接，并根据所述中央处理单元提供的处理后的数据显示管道动态载荷数据，其中，所述管道上端坐标根据如下公式进行计算：

X_A＝x+x_v·cosh-y_v·sinh

Y_A＝y+y_v·cosh+x_v·sinh

其中，所述管道锚固点坐标根据如下公式进行计算：

X_B＝X_A-(L+100)·cosh

Y_B＝X_A-(L+100)·sinh

A_B＝180°+h

其中，X_A为管道上端横坐标，x为工程船水平横坐标，x_v为管道上端相对于工程船的水平横坐标，y_v为管道上端相对于工程船的水平纵坐标，h为艏向，Y_A为管道上端纵坐标，y为工程船水平纵坐标，X_B为管道锚固点横坐标，Y_B为管道锚固点纵坐标，L为管道上端到管道锚固点之间管道在水平面的投影的长度，A_B为管道锚固点处嵌固件方位角。

根据本发明的实施例的基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统，该系统可以将测量硬件设备、管道铺设有限元计算软件Orcaflex集成在一起。调用安装船的运动测量设备、工况测量设备测得的实时数据，给有限元软件并控制其计算得到管道的动态响应，是一种“准实时“的分析系统，即读取一段时间的测量数据进行计算并输出后再读取一段进行计算的循环过程。这种方案计算的管道动态响应是基于测得的安装船的真实运动数据(而非波浪理论间接计算产生保守计算误差)，及海况数据(用于管道载荷计算)，因而能更准确的计算管道的真实响应，便于施工人员决策。

根据本发明的一个实施例，所述位置监控单元每间隔相同的预定时间，向中央处理单元提供工程船的位置信息和艏向信息。

根据本发明的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括张紧器张力监控单元，所述张紧器张力监控单元与所述中央处理单元连接用于将所述管道上端的张紧力信息提供给所述中央处理单元。

根据本发明的一个实施例，基于船舶姿态测量的工程船作业实时分析系统进一步包括测波雷达，所述测波雷达与所述中央处理单元连接，用于将实时的海况数据提供给所述中央处理单元。