[01616586]深海锚泊定位装置关键技术及应用

中国海洋油气和矿产资源丰富,主要位于300-1500m深海。浮式平台与工程船是油气和矿产资源勘探开发的重要装备（简称“浮体”）,其精确定位、稳固锚泊和安全作业,主要依赖由固定于浮体上的锚绞机、嵌入海床中的锚,以及连接两者的索链等组成的锚泊定位装置/系统（简称“锚泊装置”）。深海浮体定位采用索链组合锚泊形式,通过锚绞机,控制索链收放,限制外力改变系留于指定海域的浮体状态和位置。 在浮体作业周期长、海况恶劣的条件下,对深海浮体的定位精度、锚泊能力、长期作业可靠性等定位性能要求很高,其关键技术难题在于如何优化锚绞机控制特性、锚固稳定性,以及提高索链中系泊链的强韧性和抗环境敏感性。本项目在国家发改委、质检总局等项目资助下,历经8年攻关,在重负载锚绞机定位控制、大抓力锚仿生设计、高强韧性系泊链研制、制造质量高精度检测等方面,形成了丰富研究成果,创新点如下： 1、提出了基于动态耦合分析的深海索链组合锚泊前端工程设计技术与方法,以及随机扰动海况下的多点系泊联动定位控制策略和算法;发明了多锚绞机同步限速控制、大抓力锚仿生设计等方法,开发了前端工程设计平台,研制了限速控制锚绞机、超大抓力单向锚等关键组件,解决了锚绞机定位控制扰动敏感与精度低、锚土粘着力小等技术难题。实现了精准定位与稳固锚泊,浮体定位与就位精度提高2-3倍,锚绞机重量降低9%,锚土抓重比提高11%-13%。 2、揭示了影响系泊链性能的诱因及其因素间的关联特性,发明了超高强韧性系泊链钢、系泊链闪光焊接缺陷特征识别与质量在线评估等技术,创建了系泊链焊接质量与焊接参数关系模型,研制了系泊链一次成型编环、全自动闪光焊接、连续循环热处理等关键工艺与装备,解决了系泊链强韧性不够、环境敏感性（腐蚀、疲劳、摩损）高等技术难题。提高了系泊链长期作业可靠性,其抗拉强度提高11.6%、屈强比提高了X%,闪光焊接合格率高达99.95%。 3、首创了锚泊装置“综合试验-质量检验-性能测试”集成化检测体系,发现了负载刚度变化对闭环力控系统稳定性的影响规律,发明了多传感器融合与自适应控制、超长结构抗屈曲、海试模拟等方法,开发了负载刚度自适应控制器与高刚性综合检测平台,解决了测试精度低和量程窄等技术难题,其海试模拟及大件重载测试能力,已在行业内形成了典型示范效应。锚泊装置检测精度提高40%,最小有效量程从10% FS拓宽到2% FS,最大测试载荷40000kN。 授权发明专利32件,获软件著作权5件,制定国际标准1部、国家标准2部。项目核心成果已成功推广应用于大连船舶、韩国现代等国内外主要大型企业的多种国际主流船型、国内主要舰船,尤其应用于南海岛礁浮式结构物、某型航空母舰,有力推动了行业及其配套产业链的技术进步,在推进海洋强国战略进程中做出了重大贡献。