[发明专利]一种海底管线铺设安装模拟测试方法

摘要

本发明涉及一种海底管线铺设安装模拟测试方法，所采用的模拟试验系统包括：运动支架、海洋平台运动模拟系统、工作船模型系统、管线模型、海图模型、控制系统、试验数据采集和分析系统。模拟测试过程中，按照目标项目的管线铺设计划，首先铺设海洋平台模型上的管线，利用引导设备将管线从海洋平台模型上引出，并由上往下引导，直到管线下端到达海图模型的预定连接位置，与海图模型预设位置进行固定；如果没有出现管线缠绕现象，则按原铺设计划进行铺设，如果出现管线缠绕现象，则记录并修改原铺设计划。

主权项

1.一种海底管线铺设安装模拟测试方法，所采用的模拟试验系统包括：运动支架、海洋平台运动模拟系统、工作船模型系统、管线模型、海图模型、控制系统、试验数据采集和分析系统，其中，所述的运动支架，包括水平框架(1)和垂直支撑立柱(2)，垂直支撑立柱(2)与地基固定连接，水平框架(1)搭接在垂直支撑立柱(2)上；在控制系统的操作下，水平框架(1)能够实现上升和下降，并能够实现自动调平，模拟海面高度变化；所述的海洋平台运动模拟系统，包括海洋平台运动模拟器(3)、海洋平台模型(4)，运动模拟器(3)上端与水平框架(1)固定连接，下端与海洋平台模型(4)通过万向头连接；海洋平台模型(4)下端与管线模型(7)固定连接，在控制系统的操作下，运动模拟器(3)产生位置和转角变化，实现多自由度的运动模拟，进而引起海洋平台模型(4)和管线模型(7)的位置、转角随时间变化，用以模拟海洋平台的在位运动；所述的工作船模型系统，包括轨道模型(5)和工作船模型(6)，轨道模型(5)是工作船模型(6)的运动轨道，工作船模型(6)能够沿着轨道模型(5)运动；轨道模型(5)固定连接在水平框架(1)上，模拟实际工作船(6)的管线铺设轨迹；工作船模型(6)的上端与轨道模型(5)滑动连接，其尾端与管线模型(7)相连接，在控制系统的操作下，工作船模型(6)沿着预定的轨道(5)运动，模拟海底管线的铺设作业过程；所述的管线模型(7)，用以模拟海底管线，管线模型(7)的各个上端分别悬挂在海洋平台模型(4)的下端和工作船模型(6)的尾端，各个下端固定在地面的海图模型(8)的不同位置上，由此形成错综复杂的管线布置网络；所述的海图模型(8)，标识有坐标，用以确定海底管线在海底的坐标和方位；所述的试验数据采集和分析系统，包括计算机和设置在不同位置的摄像机，摄像机拍摄的模拟管线影像被送入计算机，由计算机建立管线模型的数值形态，模拟真实管线运动形态；模拟测试方法如下：步骤S1、根据海洋平台的类型、尺寸和缩比尺，选取和制作尺寸合适的海洋平台模型；步骤S2、根据工作船的类型、尺寸和缩比尺，选取和制作尺寸合适的轨道模型和工作船模型；步骤S3、调整水平框架至合适高度，在运动模拟器下端固定海洋平台模型；步骤S4、根据工作船的预定铺设线路，在水平框架下端固定工作船模型的轨道模型；步骤S5、在工作船模型的轨道上安装相应的工作船模型；步骤S6、根据水深环境和缩比尺，确定海洋平台模型下表面的高度；步骤S7、调节水平框架到达预设的高度，通过控制系统使得水平框架自动调平，调平后水平框架保持固定；步骤S8、根据目标项目的海底环境和缩比尺，制作海图模型，并铺设在地面上；步骤S9、校准海图模型和海洋平台模型的对应位置；步骤S10、在海图模型上确定并标记管线模型的各条管线铺设在海底的连接位置；步骤S11、按照目标项目的管线铺设计划，首先铺设海洋平台模型上的管线，利用引导设备将管线从海洋平台模型上引出，并由上往下引导，直到管线下端到达海图模型的预定连接位置，与海图模型预设位置进行固定；步骤S12、在管线铺设过程中，如果没有出现管线缠绕现象，则按原铺设计划进行铺设，如果出现管线缠绕现象，则记录并修改原铺设计划；步骤S13、海洋平台模型上的管线铺设完毕后，利用图像采集系统，检查管线之间的间距是否满足工程要求，如不满足则记录并修改原铺设计划；步骤S14、按照管线铺设计划，采用工作船模型铺设管线，将工作船模型移动至预设位置，利用引导设备将管线模型从工作船模型上引出，并由上往下引导，直到管线下端到达海图模型的预定连接位置，与海图模型预设位置进行固定；步骤S15、工作船模型沿着预设轨道运动，利用摄像机记录管线模型的运动情况；步骤S16、重复步骤S14和步骤S15，采用其他工作船模型铺设管线，如果没有出现管线缠绕现象，则按原铺设计划进行铺设，如果出现管线缠绕现象，则记录并修改原铺设计划；步骤S17、根据平台运动数据，设置运动模拟器的运动参数，利用摄像机记录管线模型7的运动过程，获得模拟管线的运动数据；步骤S18、经由数据采集后在计算机中建立管线模型的数值形态，并通过程序中预设的模拟相似关系，建立模拟的真实管线运动形态；步骤S19、通过以上对管线的安装铺设及在位作业的全过程全方位模拟试验、动态演示和测定，进而确定实际操作关键步骤，保障安全作业。