淺析DP在ROV作業(yè)中的操縱要點(diǎn)

溫貴富

摘 要：近年來，由于海洋石油發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，我國的海油工程有了長足的發(fā)展，特別是由淺水向深水區(qū)域的“涉足”也有了較大的成果。突破深水屏障，進(jìn)入深、冷、暗、環(huán)境復(fù)雜多變的海底，完成鉆探、開采、儲(chǔ)運(yùn)、檢查、監(jiān)控等作業(yè)比人們的想象要艱難的多，由于水太深，條件極其惡劣，無論潛水員帶著何種裝備，也無法在深水長時(shí)間完成重負(fù)荷復(fù)雜作業(yè)，而ROV能在潛水員不能達(dá)到的深度和不安全的工作環(huán)境中作業(yè)，完成高強(qiáng)度、大負(fù)荷的工作，其最大的特點(diǎn)就是深水作業(yè)能力強(qiáng)。在海洋石油深水開發(fā)中，ROV正發(fā)揮著越來越重要的作用。作為ROV作業(yè)的支持船，如何操縱船舶配合ROV進(jìn)行作業(yè)，也是整個(gè)ROV作業(yè)的關(guān)鍵。本文作者參與了LW3-1深水1500米R(shí)OV作業(yè)項(xiàng)目（海床與海底管線調(diào)查與分區(qū)分點(diǎn)查漏），在概述ROV作業(yè)的基礎(chǔ)上，著重講解ROV作業(yè)過程中DP船舶的一些技術(shù)難點(diǎn)，如何更好地配合ROV進(jìn)行作業(yè)，并就本次作業(yè)中出現(xiàn)的一些問題展開討論，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，以便在日后的工作中，更好地服務(wù)于甲方。

關(guān)鍵詞：水下機(jī)器人（ROV） 船位誤差 DP失位

1.水下機(jī)器人（ROV）

ROV Remote Operated Vehicle可分為水上控制設(shè)備、水下控制設(shè)備和臍帶纜三個(gè)部分。水上控制設(shè)備的功能是監(jiān)視和操作水下的載體，并向水下載體提供所需的動(dòng)力；水下控制設(shè)備的功能則是執(zhí)行水面的命令。產(chǎn)生需要的運(yùn)動(dòng)以完成給定的作業(yè)使命；臍帶纜是水下通訊的橋梁，主要是用來傳遞信息和輸送動(dòng)力。具體來說，ROV系統(tǒng)是由水下潛器（有的還帶有中繼器件TMS）、水下攝像頭，探測(cè)器，機(jī)械手，臍帶纜、收放系統(tǒng)（包括A吊，絞車等）、控制系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)組成。

本次作業(yè)采用的R O V——GTM-QUANTUM33，是一臺(tái)較先進(jìn)的ROV，他有150KW，電機(jī)提供足夠的動(dòng)力，配備8個(gè)方位的機(jī)械手完成作業(yè)，能夠滿足3000米水深的水下探測(cè)，監(jiān)控等作業(yè)任務(wù)。

2.船位誤差

船舶行駛在茫茫的大海上，不可避免的要受到海浪，風(fēng)流等各方面影響，會(huì)使船位有所偏差，我們作業(yè)的季節(jié)，船舶也受到天氣的影響會(huì)產(chǎn)生一定的搖擺，（橫搖，縱搖）也會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，如何能夠更精確的得到我們所需要的定位數(shù)據(jù)，這就需要我們?cè)诠ぷ鲬?yīng)用中，應(yīng)合理進(jìn)行誤差分配，控制顯著誤差，求得最佳測(cè)量成果。在本次ROV作業(yè)中，需要我們解決兩個(gè)誤差，測(cè)角誤差，測(cè)距誤差，求取最精確的船位，下面我們就講述在測(cè)定誤差時(shí)DP船舶的操作。

2.1船舶做校準(zhǔn)，測(cè)距，測(cè)角誤差，受自身?xiàng)l件的影響，盡可能的選擇流速平緩的時(shí)間完成。

本次ROV作業(yè)伊始，海上的氣象條件并不怎么好，在rov完成了一系列準(zhǔn)備工作后，通知我船進(jìn)行誤差測(cè)試（當(dāng)時(shí)海況NE風(fēng)16～19米/秒，流速最高到2.8，浪高3～4米。）

（1）測(cè)角誤差

到達(dá)指定地點(diǎn)，原地轉(zhuǎn)圈360度，要求用時(shí)15～20分鐘。在上述海況下，DP狀態(tài) 無論我用JOYSTICK模式，還是用AUTO自動(dòng)模式，船舶在正橫受風(fēng)浪時(shí)，船舶都無 法 抵抗住外力，負(fù)荷陡增，船位漂移。接連試驗(yàn)幾次，都無法成功。

分析原因：船舶在橫風(fēng)橫流下，受力陡增，側(cè)推功率太小，無法抵御強(qiáng)勁的橫風(fēng)流。

解決方法：

隨著氣象的漸好，流速減小到2.0左右，風(fēng)速也下降，增加其兩側(cè)螺旋槳的扭矩，由原來的0.2加大到2T，這樣也就加大了螺旋槳的摧力，從而減小側(cè)摧的負(fù)荷，并加快轉(zhuǎn)頭速率，完成第一項(xiàng)。

（2）測(cè)距誤差

定位人員在顯示器上畫出了一個(gè)半徑為200米的圓，并在圓上取4個(gè)點(diǎn)，要求以最佳的風(fēng)流角為首相，以一定的速度，使用DP到達(dá)這4個(gè)點(diǎn)。

該項(xiàng)的完成也并不輕松，因?yàn)榱飨蚺c流速時(shí)刻在變。最佳的風(fēng)流夾角，也隨著時(shí)間在改變，DP船速又較慢，一般要求0.2節(jié)，所以在完成這項(xiàng)任務(wù)時(shí)也費(fèi)盡周折。要及時(shí)調(diào)整船舶艏向，盡量保持住一開始的最佳風(fēng)流角，所以在做該項(xiàng)時(shí)盡量選擇流緩的時(shí)間進(jìn)行。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：ROV作業(yè)我們有三次dp旋回測(cè)試，第一次由于氣象不太好，連續(xù)幾次都沒有成功，因?yàn)榇暗钟涣藱M風(fēng)流下的力矩，導(dǎo)致船舶發(fā)生漂移，經(jīng)過三次旋回，我們也總結(jié)了一定的經(jīng)驗(yàn)，并在后兩次旋回中成功完成。其實(shí)船舶做一次旋回，無論從哪個(gè)方向轉(zhuǎn)，都不可避免的會(huì)遭遇橫流橫風(fēng)，那么如何能夠抵御這種力，操作上需要注意這幾個(gè)方面：

①接近橫流時(shí)，船舶能夠發(fā)揮出最大的功率，我們是這樣做的，調(diào)整扭矩加大左右車的轉(zhuǎn)換力，由原來的0.2調(diào)整到2T，或者可以更大，這樣也就把橫風(fēng)流所受力大限度地加到螺旋槳，而讓側(cè)推受力減小，到能夠抵御橫風(fēng)流的負(fù)荷，

②旋回試驗(yàn)一般要求15～20分鐘轉(zhuǎn)一圈，那也就是說18～24°/每分鐘，在橫風(fēng)流時(shí)要加快速度，因?yàn)闀r(shí)間越快，所承受的時(shí)間就越短，但不能太快，要在定位取的數(shù)據(jù)的情況下盡量加快。

③一定要注意DGPS1，2的轉(zhuǎn)換要選盡量靠近船中的信號(hào)，這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)槭芡饬?，船舶發(fā)生漂移，如果關(guān)掉飄遠(yuǎn)的那個(gè)信號(hào)，dp就會(huì)認(rèn)定另一個(gè)信號(hào)，由于他離船中較近，相對(duì)于說他漂移的距離就會(huì)縮短，連續(xù)的選擇會(huì)讓船舶盡可能地保持在船中位置，不至發(fā)生太大的移位。因?yàn)檎麄€(gè)實(shí)驗(yàn)要保住船位，船位丟失，數(shù)據(jù)丟失，矯正失敗。

④盡量選擇手動(dòng)，在旋回中要保持高度的注意力，讓轉(zhuǎn)速始終保持著勻速，否則會(huì)加大船舶受力，特別是在橫風(fēng)流時(shí)，如果注意力不集中，很容易丟失船位。

2.2DP失位

在整個(gè)作業(yè)中，我輪出現(xiàn)了兩次D-GPS信號(hào)丟失，船舶出現(xiàn)失位。ROV在海底作業(yè)，如果處理不當(dāng)，將造成ROV無法成功回籠，甚至ROV丟失。所以，出現(xiàn)失位后怎么處理是我們所要解決的問題。下面是我輪出現(xiàn)的兩次失位及操作方法。

第一，按照甲方作業(yè)要求，我輪無限接近平臺(tái)，在一瞬間，衛(wèi)星信號(hào)被平臺(tái)飛機(jī)甲板所遮擋，造成船舶失位。船舶失位之前，OS顯示器上出現(xiàn)Position Limit的報(bào)警，圖像也會(huì)由黃變紅，在船位持續(xù)變動(dòng)的情況下，沒有找出問題的所在。盲目地用JOYSTICK模式保船位，緊張的心情加速使用JOYSTICK，使船舶瞬間發(fā)力，船舶速度增大，也增加了ROV回籠的難度。造成更緊迫的局面。這一次的操作使船位漂移盡30米，事后分析，這種保船位的操作是錯(cuò)誤的。

第二，在作業(yè)中，該海區(qū)AUAST衛(wèi)星信號(hào)一度出現(xiàn)中斷，導(dǎo)致DGPS信號(hào)丟失，也導(dǎo)致了我輪DGPS1主機(jī)信號(hào)被鎖死，造成船舶失位。當(dāng)時(shí)我們的做法是緊急通知ROV領(lǐng)航員，告知其現(xiàn)場(chǎng)情況，讓其做好ROV隨時(shí)出水的準(zhǔn)備，通知定位工程人員隨時(shí)注意我們的船位漂移情況，緊急切換AUAST衛(wèi)星信號(hào)至IOR信號(hào)，慢慢的回到工作位置，可以完成ROV作業(yè)。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：在上述兩次的失位中，第二次應(yīng)該是正確的。因?yàn)樽鳂I(yè)水深1500米，ROV也有最大的活動(dòng)距離，也就是說，他已經(jīng)考慮到了危險(xiǎn)極限，在他的極限內(nèi)，他可以快速的回到TMS，但這要給他一定的時(shí)間和距離，所以，在船舶失位的伊始，如果判斷船舶不能回位，那第一時(shí)間要告知ROV領(lǐng)航員，讓其做好ROV隨時(shí)回籠的準(zhǔn)備，并通知定位工程人員隨時(shí)注意我們的船位漂移情況，如果在沒有碰撞危險(xiǎn)的情況下，不要盲目的選擇JOYSTICK模式，而是盡量保持AUTO自動(dòng)模式，在ROV回籠前隨船舶移動(dòng)，當(dāng)確定ROV回籠后，在選擇找位。因?yàn)榇半S風(fēng)流漂移的速度不會(huì)很快，在短時(shí)間內(nèi)，船舶不會(huì)飄出很遠(yuǎn)，ROV也可以快速回到TMS。這樣，也能確保ROV不丟失。

3.項(xiàng)目小結(jié)

在這次作業(yè)中，ROV所起到的作用可以用“巨大”來形容，此項(xiàng)目的從始至終都離不開ROV，漏點(diǎn)調(diào)查及定位、海床基礎(chǔ)面處理、沿海底管道水下攝錄、海底有害垃圾的清除等等基本上都少不了ROV。此次LW3-1海床以及海底管線調(diào)查的項(xiàng)目中，海洋石油611突破自我，首次進(jìn)行ROV作業(yè)，期間，克服了種種意想不到的困難與挑戰(zhàn)，特別是DP誤差的測(cè)試，及DP失位后的操縱，都積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，圓滿完成了此次ROV作業(yè)。為日后更好的服務(wù)于ROV作業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]晏勇，馬培蓀，王道炎.深海ROV及其作業(yè)系統(tǒng)綜述[J].機(jī)器人，2005.