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基于无模型自适应控制的半潜式平台运动性能研究
1
作者 余杨 张鹏辉 +2 位作者 成司元 张文豪 余建星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期88-96,共9页
南海海域油气资源极其丰富,半潜式平台在该海域工作时常常面临着系泊失效这一重大危险情况。该研究以一艘装配有悬链式系泊系统和DP-3动力定位系统的半潜式平台为研究对象,利用AQWA软件开展系泊失效前后半潜式平台运动性能研究。同时,... 南海海域油气资源极其丰富,半潜式平台在该海域工作时常常面临着系泊失效这一重大危险情况。该研究以一艘装配有悬链式系泊系统和DP-3动力定位系统的半潜式平台为研究对象,利用AQWA软件开展系泊失效前后半潜式平台运动性能研究。同时,借助于AQWA软件二次开发功能,将无模型自适应控制作为动力定位系统控制理论,以研究半潜式平台系泊失效后运动性能恢复。数值仿真模拟结果表明,采用无模型自适应控制作为动力定位系统控制理论的半潜式平台能很好地恢复系泊失效后的运动性能,有效地减小系泊失效带来的危害;基于偏格式动态线性化和全格式动态线性化的无模型自适应控制比基于紧格式动态线性化的无模型自适应控制能让半潜式平台更快地恢复运动性能。 展开更多
关键词 半潜式平台 系泊失效 无模型自适应控制 动力定位系统 运动性能
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海洋核动力平台定位系统多体动力学模型试验验证 被引量:1
2
作者 郭冲冲 武文华 +1 位作者 吴国东 罗起航 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1251-1257,共7页
为验证海洋核动力平台定位系统多体动力学模型的合理性,从而提高该平台长期系泊的可靠性,本文采用多体动力学方法与缩比模型试验方法,对核动力平台定位系统进行建模与验证。基于定位系统多铰连接的拓扑结构,结合多刚体动力学理论,建立... 为验证海洋核动力平台定位系统多体动力学模型的合理性,从而提高该平台长期系泊的可靠性,本文采用多体动力学方法与缩比模型试验方法,对核动力平台定位系统进行建模与验证。基于定位系统多铰连接的拓扑结构,结合多刚体动力学理论,建立了定位系统的多体动力学仿真模型。搭建了定位系统1∶9缩比模型试验平台,并选取2种典型工况进行验证。研究结果表明:定位系统多体动力学模型计算的系泊腿受力与实验结果符合良好,平均误差在2%以内。算例分析发现,系泊腿受力循环次数主要集中在低幅值高均值区域。本文模型试验验证了所提出的定位系统多体动力学模型的可行性与正确性,能够为定位系统系泊能力的评估提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 海洋核动力平台 定位系统 多铰连接 多体动力学 约束反力 模型试验 六自由度平台 系泊能力
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基于强化学习的锚泊辅助动力定位系统定位点选取方法
3
作者 蒋旭 王磊 王一听 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期41-51,共11页
海上作业中,适当的定位点可以显著降低锚泊辅助动力定位(PM)系统的能耗。为了找到能效最优的定位点,使得锚泊系统能够补偿主要的环境载荷而推进器只需抑制海洋结构物的摇荡运动,提出了一种基于模型的强化学习(RL)方法进行最优定位点的... 海上作业中,适当的定位点可以显著降低锚泊辅助动力定位(PM)系统的能耗。为了找到能效最优的定位点,使得锚泊系统能够补偿主要的环境载荷而推进器只需抑制海洋结构物的摇荡运动,提出了一种基于模型的强化学习(RL)方法进行最优定位点的决策。该方法通过直接和间接学习更新Q函数,并且通过支持向量回归来近似环境模型的奖励函数。仿真结果表明,该方法能够在未知和随机环境中通过持续的规划、执行和学习成功地确定最优定位点,且可以有效加快决策代理的学习速度。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位系统 定位点优化 强化学习 基于模型 导航控制
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锚泊辅助动力定位研究与进展 被引量:11
4
作者 杨欢 王磊 李欣 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2012年第4期88-92,206,共6页
锚泊辅助动力定位是结合了锚泊定位系统和动力定位系统的一种新型位置控制系统。锚泊辅助动力定位系统是最节能且最稳定的定位系统,在国际海洋工程领域具有广阔的应用前景。本文着眼于目前国际上对于锚泊辅助动力定位系统的研究状况,分... 锚泊辅助动力定位是结合了锚泊定位系统和动力定位系统的一种新型位置控制系统。锚泊辅助动力定位系统是最节能且最稳定的定位系统,在国际海洋工程领域具有广阔的应用前景。本文着眼于目前国际上对于锚泊辅助动力定位系统的研究状况,分别从理论计算和模型试验两个角度对其研究进展进行阐述,同时介绍了我国在此领域的研究进展,进一步提出了对于强化相关研究工作的建议。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位系统 锚泊系统 动力定位 模型试验
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深水半潜平台锚泊辅助动力定位系统功率消耗研究 被引量:11
5
作者 孙攀 王磊 王亮 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2010年第3期24-30,共7页
以一艘半潜平台为例,对其推力器和锚泊系统进行合理的布置,在给定的环境载荷条件下,研究其在1 500 m水深时的定位情况。对比分析单独使用动力定位以及锚泊辅助动力定位系统等的定位能力及功率消耗。分析结果表明,在满足定位精度要求的... 以一艘半潜平台为例,对其推力器和锚泊系统进行合理的布置,在给定的环境载荷条件下,研究其在1 500 m水深时的定位情况。对比分析单独使用动力定位以及锚泊辅助动力定位系统等的定位能力及功率消耗。分析结果表明,在满足定位精度要求的前提下,如果单独使用动力定位,平台消耗功率过大,不够经济;使用锚泊辅助动力定位,则效果最佳,是较理想的定位方式。 展开更多
关键词 动力定位 锚泊辅助动力定位 功率消耗 深水半潜平台
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锚泊辅助动力定位系统单缆失效影响研究 被引量:9
6
作者 张峰 王磊 李勇跃 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2012年第3期29-34,共6页
针对半潜式钻井平台锚泊辅助动力定位系统在海上作业时可能会出现的单缆失效情况。以一艘半潜式平台为例,设计锚泊辅助动力定位系统。通过全动态时域模拟,研究不同的单缆失效模式对半潜式平台锚泊辅助动力定位系统功率消耗、定位精度、... 针对半潜式钻井平台锚泊辅助动力定位系统在海上作业时可能会出现的单缆失效情况。以一艘半潜式平台为例,设计锚泊辅助动力定位系统。通过全动态时域模拟,研究不同的单缆失效模式对半潜式平台锚泊辅助动力定位系统功率消耗、定位精度、缆绳张力等的影响。根据分析结果,在极端海况下,松弛锚泊辅助动力定位系统的背风缆有助于降低定位系统的功率消耗,提高定位精度和系统的安全性,从而为锚泊辅助动力定位系统的工程应用提供一些参考。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位 单缆失效 时域模拟 半潜式平台
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锚泊辅助动力定位系统推力器故障模式影响分析 被引量:5
7
作者 王洪超 王磊 张峰 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2013年第1期26-31,共6页
锚泊辅助动力定位是将锚泊定位和动力定位相结合的一种新型位置控制系统。以某深水半潜式钻井平台为例,通过时域模拟分析了两个推力器失效模式对平台锚泊辅助动力定位系统定位精度、功率消耗及缆绳张力的影响。分析结果可以看出,深水作... 锚泊辅助动力定位是将锚泊定位和动力定位相结合的一种新型位置控制系统。以某深水半潜式钻井平台为例,通过时域模拟分析了两个推力器失效模式对平台锚泊辅助动力定位系统定位精度、功率消耗及缆绳张力的影响。分析结果可以看出,深水作业时平台同一配电板上两推力器失效对平台水平偏移有很大影响,可通过减小或取消失效推力器相邻推力器的禁止角及拉紧迎风缆并松弛背风缆的方法来减小平台偏移,节约功耗,为动力定位系统的故障模式与影响分析提供了参考。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位 时域模拟 推力器失效 故障模式与影响分析
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锚泊辅助动力定位系统预测控制 被引量:3
8
作者 夏国清 刘彩云 +1 位作者 陈兴华 李娇娇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期168-173,共6页
针对锚泊辅助动力定位系统预测控制中的实时性特征,本文选择隐式广义预测控制算法对混合定位船舶控制器进行设计。对于广义预测控制算法滚动优化过程中需引入繁琐的丢备图方程中引起的实时性差问题,采用隐式自校正方法进行了修正。通过... 针对锚泊辅助动力定位系统预测控制中的实时性特征,本文选择隐式广义预测控制算法对混合定位船舶控制器进行设计。对于广义预测控制算法滚动优化过程中需引入繁琐的丢备图方程中引起的实时性差问题,采用隐式自校正方法进行了修正。通过利用递推最小二乘法直接辨识控制增量表达式中的参数,减少了计算复杂度,从而满足了控制器的实时性要求。隐式GPC不仅具有传统的GPC算法的优点,而且鲁棒性更好。通过船舶混合定位系统的仿真结果可以看出,隐式GPC算法具有良好的性能,提高了混合定位系统的定位精度和性能。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位 广义预测控制 实时性 隐式算法 递推最小二乘法 计算复杂度 鲁棒性 定位精度 性能
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船舶动力定位系统与锚泊辅助动力定位系统的时域模拟比较 被引量:11
9
作者 周利 王磊 《船海工程》 2009年第4期154-157,161,共5页
以低频时域水平运动方程为基础,考虑各种低频载荷作用以及动力定位模型,建立起一种船舶动力定位的时域模拟系统,对某一驳船在只有动力定位系统和拥有锚泊辅助动力定位系统的情况下进行时域模拟,并比较了两种情况下的定位性能和功率消耗... 以低频时域水平运动方程为基础,考虑各种低频载荷作用以及动力定位模型,建立起一种船舶动力定位的时域模拟系统,对某一驳船在只有动力定位系统和拥有锚泊辅助动力定位系统的情况下进行时域模拟,并比较了两种情况下的定位性能和功率消耗情况。 展开更多
关键词 动力定位 时域模拟 锚泊辅助动力定位 方位保持
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半潜钻井平台动力定位与锚泊混合定位控位能力分析方法研究 被引量:6
10
作者 张本伟 杨清峡 梁园华 《船海工程》 2013年第3期146-149,共4页
考虑到半潜钻井平台工作在特殊的海域时需要使用动力定位和锚泊定位混合定位方式,半潜平台混合定位模式下的运动过程十分复杂,无法通过建立平台在混合定位模式下的运动方程来分析其控位能力,结合动力定位和锚泊各自的控位能力特点分析,... 考虑到半潜钻井平台工作在特殊的海域时需要使用动力定位和锚泊定位混合定位方式,半潜平台混合定位模式下的运动过程十分复杂,无法通过建立平台在混合定位模式下的运动方程来分析其控位能力,结合动力定位和锚泊各自的控位能力特点分析,采用先静态分析,再动态频域分析方法,得出动力定位和锚泊混合定位方式下的控位能力。 展开更多
关键词 半潜钻井平台 动力定位 锚泊定位
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深水浮式海洋平台水动力性能计算研究 被引量:7
11
作者 王言英 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期837-845,共9页
在以边界元方法(BEM)和计算流体力学方法(CFD)构建的软件平台基础上,实现了有关深水浮式海洋平台设计中诸多水动力性能计算,包括波浪中的运动响应与荷载计算、砰击荷载预报、气隙校验、立管动力响应分析、系泊与动力定位系统评价,以及... 在以边界元方法(BEM)和计算流体力学方法(CFD)构建的软件平台基础上,实现了有关深水浮式海洋平台设计中诸多水动力性能计算,包括波浪中的运动响应与荷载计算、砰击荷载预报、气隙校验、立管动力响应分析、系泊与动力定位系统评价,以及出入水问题的解与工程应用等.所有算例计算表明,计算或预报结果具有工程应用精度,可以为工程设计提供参考. 展开更多
关键词 设计波 运动响应 波浪荷载 砰击 气隙 立管 系泊系统 动力定位 出入水问题
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海缆船定位系统设计 被引量:7
12
作者 毛建辉 尉志源 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第3期170-175,共6页
随着风力发电技术日趋成熟,我国沿海风电场的装机容量和规模也越来越大。近年来,作为风电场建设配套作业的海缆船越来越受到业界关注。为了满足海缆埋设和维修接续作业的需要,现代海缆船普遍都配置了定位系统。本文以某5000 t海缆船为例... 随着风力发电技术日趋成熟,我国沿海风电场的装机容量和规模也越来越大。近年来,作为风电场建设配套作业的海缆船越来越受到业界关注。为了满足海缆埋设和维修接续作业的需要,现代海缆船普遍都配置了定位系统。本文以某5000 t海缆船为例,通过对高流速海况条件下的环境力计算分析,以及沿设定路由布缆和定点维修接续作业的特殊要求,介绍了该船配置的8点锚泊定位系统、动力定位DP-1系统,以及牵引绞车系统的设计。通过计算在不同海况条件下的几种定位系统的定位能力,了解海缆船的定位系统应根据不同作业需求以及海况条件,综合考虑造价预算、工程周期等,选择合理可行的形式。与常规远洋海缆船不同,通过采用横向布缆作业形式,可以有效降低定位系统配置。甲板上配置的柴油机直接驱动悬挂式全回转舵桨的动力定位方案,为海洋工程作业船增加动力定位系统的改造提供新的解决方案。 展开更多
关键词 海缆船 锚泊定位 动力定位 海缆埋设 海缆维修
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动力定位系统的控制方程及模型试验 被引量:2
13
作者 季春群 J.E.W.Wichers 《海洋工程》 CSCD 1999年第4期27-32,共6页
动力定位系统(DPS)是开发深海的一种较为有效的海上开发系统。由于DPS是一个较为复杂的系统,在进行模型试验时,每个Z型螺旋桨都设有计算机芯片以及遥控装置,用以接收PID系统发出的指令,为模型试验的模拟也带来了一定困... 动力定位系统(DPS)是开发深海的一种较为有效的海上开发系统。由于DPS是一个较为复杂的系统,在进行模型试验时,每个Z型螺旋桨都设有计算机芯片以及遥控装置,用以接收PID系统发出的指令,为模型试验的模拟也带来了一定困难。本文讨论了动力定位系统的数学模型,模型试验中推力的分配及控制方程和试验中的一些要求。 展开更多
关键词 动力定位 模型试验 系泊系统
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动力定位辅助锚泊定位船有限时间观测器设计
14
作者 夏国清 刘彩云 陈兴华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期849-855,共7页
针对船舶动力定位辅助锚泊定位(DPM)系统中速度不可测和外部扰动不确定的问题,基于传统的状态观测器的设计了一种有限时间状态观测器(FTSO),所提观测器可以同时对船舶速度和外部扰动进行估计.在船舶的建模过程中考虑了系统中的未建模动... 针对船舶动力定位辅助锚泊定位(DPM)系统中速度不可测和外部扰动不确定的问题,基于传统的状态观测器的设计了一种有限时间状态观测器(FTSO),所提观测器可以同时对船舶速度和外部扰动进行估计.在船舶的建模过程中考虑了系统中的未建模动态项,并根据建立的数学模型给出了所提观测器的数学表达式.利用矩阵不等式、齐次理论和Lyapunov稳定性理论等证明了该有限时间观测器是半全局有限时间稳定的.对所提观测器进行了仿真验证,并与传统的状态观测器进行了对比实验,仿真结果表明所提观测器具有更快的收敛速度和更好的抗干扰性. 展开更多
关键词 动力定位辅助锚泊定位系统 速度不可测 外部扰动 有限时间状态观测器 有限时间稳定
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船舶锚泊辅助动力定位的抗扰控制 被引量:5
15
作者 雷正玲 郭晨 刘正江 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期24-28,共5页
针对锚泊辅助动力定位控制系统中的不确定性问题,考虑系统的计算延时,提出一种高阶线性扩张状态观测器(ESO)用来估计系统下一采样时刻的总扰动,并在闭环中将其实时补偿,这种方法控制参数少、简洁且易于工程实施。本文以一艘救助船为研... 针对锚泊辅助动力定位控制系统中的不确定性问题,考虑系统的计算延时,提出一种高阶线性扩张状态观测器(ESO)用来估计系统下一采样时刻的总扰动,并在闭环中将其实时补偿,这种方法控制参数少、简洁且易于工程实施。本文以一艘救助船为研究对象,仿真验证了所提算法不仅具有高的控制精度、快速响应能力、抗扰性能,还能减少执行机构的磨损;并进一步以一艘供给船验证了所提算法的鲁棒性。 展开更多
关键词 锚泊辅助 动力定位 扩张状态观测器 自抗扰 延时 总扰动 实时补
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锚泊辅助动力定位推进器布置方式分析 被引量:3
16
作者 张相闻 王磊 +1 位作者 李振江 郁扬 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2013年第10期7-10,72,共5页
作为锚泊辅助动力定位系统的执行机构,推进系统的优劣对整个机构定位能力有着重要的影响。通过研究3种推进器布置方式,分别对其布置形式下的定位系统的水平偏移、功率消耗进行研究和影响分析,从而得到不同推进器布置方式对于锚泊辅助动... 作为锚泊辅助动力定位系统的执行机构,推进系统的优劣对整个机构定位能力有着重要的影响。通过研究3种推进器布置方式,分别对其布置形式下的定位系统的水平偏移、功率消耗进行研究和影响分析,从而得到不同推进器布置方式对于锚泊辅助动力定位系统的影响。提出对推进器的布置方式的选择要根据海洋平台所经常受到的环境载荷作用方向来确定,保证推进器的布置方式不会导致过大的干扰,从而为锚泊辅助动力定位系统的工程应用提供建议和参考。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位系统 半潜式钻井平台 推进器布置方式 水平偏移
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切换控制在动力定位系统中运用的研究与进展 被引量:2
17
作者 金鑫 王磊 徐胜文 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2014年第12期12-15,19,共5页
随着锚泊辅助动力定位和冰区动力定位的发展,多模式工作状态在动力定位的设计中显得越来越重要。动力定位系统需要根据不同的海况进行工作状态的切换,切换控制则能实现多模式的顺畅切换。切换控制在动力定位控制系统设计中的运用的研究... 随着锚泊辅助动力定位和冰区动力定位的发展,多模式工作状态在动力定位的设计中显得越来越重要。动力定位系统需要根据不同的海况进行工作状态的切换,切换控制则能实现多模式的顺畅切换。切换控制在动力定位控制系统设计中的运用的研究主要集中在相关理论模型和模型实验两方面。切换控制以及动力定位均具有较为复杂的理论模型,国内外在理论模型以及仿真方面均开展了相关研究,国外部分机构结合仿真结果,开展了模型试验研究。总结相关研究的差异和共同点能够为以后的研究提供指导和建议,促进国内相关研究的进展。 展开更多
关键词 切换控制 动力定位 锚泊系统
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波流-碎冰耦合作用下平台动力定位辅助系泊模型试验研究 被引量:2
18
作者 赵亮 汪学锋 +3 位作者 李欣 刘大辉 王译鹤 徐胜文 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期995-1005,共11页
为评估某极区半潜平台的作业安全,开展波流-碎冰耦合作用下冰区半潜平台动力定位辅助系泊的模型试验,对比分析风浪流-碎冰载荷联合作用下平台动力定位系统在有、无加速度反馈工况下的运动及系泊响应,验证加速度反馈策略的有效性。提出... 为评估某极区半潜平台的作业安全,开展波流-碎冰耦合作用下冰区半潜平台动力定位辅助系泊的模型试验,对比分析风浪流-碎冰载荷联合作用下平台动力定位系统在有、无加速度反馈工况下的运动及系泊响应,验证加速度反馈策略的有效性。提出切换定位点消冰策略消除半潜式平台立柱前浮冰积聚的现象,对比开启消除浮冰功能前,平台系泊系统张力大幅降低,进一步提高了平台的作业安全。 展开更多
关键词 波流-碎冰耦合 半潜平台 动力定位辅助系泊 模型试验
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海洋核动力平台定位系统多体动力学建模与分析 被引量:4
19
作者 郭冲冲 武文华 +2 位作者 吴国东 曹光明 吕柏呈 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1443-1455,共13页
海洋核动力平台可以为海上油气开发、偏远岛屿和海水淡化等提供稳定的能源供给,是具有潜力的重要海洋装备.定位系统作为核动力平台的核心部位,主要由单点转塔、YOKE刚臂、系泊腿和系泊支架组成,属于典型的多刚体动力学系统.对定位系统... 海洋核动力平台可以为海上油气开发、偏远岛屿和海水淡化等提供稳定的能源供给,是具有潜力的重要海洋装备.定位系统作为核动力平台的核心部位,主要由单点转塔、YOKE刚臂、系泊腿和系泊支架组成,属于典型的多刚体动力学系统.对定位系统进行多体动力学分析可以提高核动力平台长期作业的可靠性.基于多刚体动力学理论,结合定位系统多铰连接的拓扑结构,建立了定位系统的多体动力仿真模型;进而考虑核动力平台作业海洋环境,通过谱分析与线性叠加原理得到核动力平台在多年重现期下的六自由度运动时程.以我国首座海洋核动力平台为例,利用多体动力学模型分别计算了一年一遇、十年一遇和百年一遇海况下定位系统的系泊回复力与连接结构受力行为.计算结果与准静力学模型、Kane动力学模型进行对比,给出了定位系统的系泊回复刚度曲线,并提出了系泊回复力动力放大系数.研究可为定位系统系泊能力评估和各连接结构受力分析提供参考和借鉴. 展开更多
关键词 海洋核动力平台 定位系统 多体动力学 系泊力 动力放大系数
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锚泊辅助动力定位系统锚链及推进器复合失效研究 被引量:2
20
作者 刘力宇 王磊 +1 位作者 李博 徐胜文 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第7期73-80,共8页
锚泊辅助动力定位系统是一种新型的海上浮式结构物定位系统,具有定位精度高、功率消耗小等特点。本文以1艘半潜平台为例,对锚链及推进器复合失效模式下的锚泊辅助动力定位系统进行时域模拟,得到了复合失效模式下的定位精度以及功率消耗... 锚泊辅助动力定位系统是一种新型的海上浮式结构物定位系统,具有定位精度高、功率消耗小等特点。本文以1艘半潜平台为例,对锚链及推进器复合失效模式下的锚泊辅助动力定位系统进行时域模拟,得到了复合失效模式下的定位精度以及功率消耗情况。根据时域模拟的结果,锚泊辅助动力定位系统在复合失效模式下仍能保持较高的定位精度,但平台总的功率消耗大幅增加,且将出现单个推进器功率消耗剧增的情况。本文的结论为实际工程应用提供了一些有价值的参考。 展开更多
关键词 锚泊辅助动力定位 复合失效 定位精度 功率消耗
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