【摘 要】
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海底管道铺设技术已经逐渐走向深水，深水铺管船承担着管道铺设、装备调运等关键任务。“海洋石油201”是我国设计建造的第一艘3000m深水动力定位铺管船，为了提升“海洋石油201”的深水铺管能力，“海洋石油201”进行了升级改造。本文依托于国家海洋局海洋经济创新发展示范项目“千米级水深海底管道铺设产业链协同创新及工程应用示范”，对升级改造后的“海洋石油201”铺管船动力定位进行了海上现场监测与数值模拟工作，将数值模拟结果与现场实测结果对比分析，对铺管船海上施工作业提供参考。
本文提出一种铺管船动力定
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海底管道铺设技术已经逐渐走向深水，深水铺管船承担着管道铺设、装备调运等关键任务。“海洋石油201”是我国设计建造的第一艘3000m深水动力定位铺管船，为了提升“海洋石油201”的深水铺管能力，“海洋石油201”进行了升级改造。本文依托于国家海洋局海洋经济创新发展示范项目“千米级水深海底管道铺设产业链协同创新及工程应用示范”，对升级改造后的“海洋石油201”铺管船动力定位进行了海上现场监测与数值模拟工作，将数值模拟结果与现场实测结果对比分析，对铺管船海上施工作业提供参考。
本文提出一种铺管船动力定位海上现场监测方案。利用GPS/INS监测船舶运动与姿态，利用测波雷达系统监测波流海洋环境，利用KongsbergK-Pos记录推进器推力与转角。首次对升级改造后的“海洋石油201”进行动力定位海上测试。海上测试了“海洋石油201”在航迹保持控制状态、定点控位状态与铺管作业状态下的动力定位性能与运动响应。
建立了铺管船动力定位运动方程与海洋环境载荷模型，选取PID控制算法与推力分配方法对铺管船进行定点控位与航迹保持控制，利用SIMULINK进行参数整定得到最佳的动力定位控制参数。利用SESAM对铺管船建模，分析了“海洋石油201”的风、流载荷系数与水动力频域结果。
对非铺管状态与铺管状态下的“海洋石油201”动力定位进行了数值模拟，并与实测结果进行了对比研究。对非铺管状态下动力定位进行了敏感性分析，讨论了波浪方向、波高与谱峰周期变化时铺管船运动与推力响应情况。结果发现，波浪方向对铺管船动力定位影响较大，在波高与谱峰周期相同情况下90°浪向时船舶定位效果最差，船舶运动最不容易控制。铺管船各自由度运动和推力大小与波高、波浪谱峰周期变化成正相关。
对海上现场监测结果进行分析，验证了本监测方案的合理性和准确性，可推广应用于今后动力定位海上现场监测。数值模拟结果与海上现场监测结果对比研究，二者吻合较好，本文的参数整定方法能够有效地整定PID参数，进而对动力定位船舶运动与推力响应进行预报。本文的研究可为海上动力定位施工作业提供技术参考和指导。
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