浅析DP在ROV作业中的操纵要点

摘 要：近年来，由于海洋石油发展战略的实施，我国的海油工程有了长足的发展，特别是由浅水向深水区域的“涉足”也有了较大的成果。突破深水屏障，进入深、冷、暗、环境复杂多变的海底，完成钻探、开采、储运、检查、监控等作业比人们的想象要艰难的多，由于水太深，条件极其恶劣，无论潜水员带着何种装备，也无法在深水长时间完成重负荷复杂作业，而ROV能在潜水员不能达到的深度和不安全的工作环境中作业，完成高强度、大负荷的工作，其最大的特点就是深水作业能力强。在海洋石油深水开发中，ROV正发挥着越来越重要的作用。作为ROV作业的支持船，如何操纵船舶配合ROV进行作业，也是整个ROV作业的关键。本文作者参与了LW3-1深水1500米ROV作业项目（海床与海底管线调查与分区分点查漏），在概述ROV作业的基础上，着重讲解ROV作业过程中DP船舶的一些技术难点，如何更好地配合ROV进行作业，并就本次作业中出现的一些问题展开讨论，总结工作经验，以便在日后的工作中，更好地服务于甲方。

关键词：水下机器人（ROV） 船位误差 DP失位

1.水下机器人（ROV）

ROV Remote Operated Vehicle可分为水上控制设备、水下控制设备和脐带缆三个部分。水上控制设备的功能是监视和操作水下的载体，并向水下载体提供所需的动力；水下控制设备的功能则是执行水面的命令。产生需要的运动以完成给定的作业使命；脐带缆是水下通讯的桥梁，主要是用来传递信息和输送动力。具体来说，ROV系统是由水下潜器（有的还带有中继器件TMS）、水下摄像头，探测器，机械手，脐带缆、收放系统（包括A吊，绞车等）、控制系统和动力系统组成。

本次作业采用的R O V――GTM-QUANTUM33，是一台较先进的ROV，他有150KW，电机提供足够的动力，配备8个方位的机械手完成作业，能够满足3000米水深的水下探测，监控等作业任务。

2.船位误差

船舶行驶在茫茫的大海上，不可避免的要受到海浪，风流等各方面影响，会使船位有所偏差，我们作业的季节，船舶也受到天气的影响会产生一定的摇摆，（横摇，纵摇）也会产生一定的误差，如何能够更精确的得到我们所需要的定位数据，这就需要我们在工作应用中，应合理进行误差分配，控制显著误差，求得最佳测量成果。在本次ROV作业中，需要我们解决两个误差，测角误差，测距误差，求取最精确的船位，下面我们就讲述在测定误差时DP船舶的操作。

2.1船舶做校准，测距，测角误差，受自身条件的影响，尽可能的选择流速平缓的时间完成。

本次ROV作业伊始，海上的气象条件并不怎么好，在rov完成了一系列准备工作后，通知我船进行误差测试（当时海况NE风16～19米/秒，流速最高到2.8，浪高3～4米。）

（1）测角误差

到达指定地点，原地转圈360度，要求用时15～20分钟。在上述海况下，DP状态 无论我用JOYSTICK模式，还是用AUTO自动模式，船舶在正横受风浪时，船舶都无 法 抵抗住外力，负荷陡增，船位漂移。接连试验几次，都无法成功。

分析原因：船舶在横风横流下，受力陡增，侧推功率太小，无法抵御强劲的横风流。

解决方法：

随着气象的渐好，流速减小到2.0左右，风速也下降，增加其两侧螺旋桨的扭矩，由原来的0.2加大到2T，这样也就加大了螺旋桨的摧力，从而减小侧摧的负荷，并加快转头速率，完成第一项。

（2）测距误差

定位人员在显示器上画出了一个半径为200米的圆，并在圆上取4个点，要求以最佳的风流角为首相，以一定的速度，使用DP到达这4个点。

该项的完成也并不轻松，因为流向与流速时刻在变。最佳的风流夹角，也随着时间在改变，DP船速又较慢，一般要求0.2节，所以在完成这项任务时也费尽周折。要及时调整船舶艏向，尽量保持住一开始的最佳风流角，所以在做该项时尽量选择流缓的时间进行。

经验总结：ROV作业我们有三次dp旋回测试，第一次由于气象不太好，连续几次都没有成功，因为船舶抵御不了横风流下的力矩，导致船舶发生漂移，经过三次旋回，我们也总结了一定的经验，并在后两次旋回中成功完成。其实船舶做一次旋回，无论从哪个方向转，都不可避免的会遭遇横流横风，那么如何能虻钟这种力，操作上需要注意这几个方面：

①接近横流时，船舶能够发挥出最大的功率，我们是这样做的，调整扭矩加大左右车的转换力，由原来的0.2调整到2T，或者可以更大，这样也就把横风流所受力大限度地加到螺旋桨，而让侧推受力减小，到能够抵御横风流的负荷，

②旋回试验一般要求15～20分钟转一圈，那也就是说18～24°/每分钟，在横风流时要加快速度，因为时间越快，所承受的时间就越短，但不能太快，要在定位取的数据的情况下尽量加快。

③一定要注意DGPS1，2的转换要选尽量靠近船中的信号，这一点尤为重要，因为受外力，船舶发生漂移，如果关掉飘远的那个信号，dp就会认定另一个信号，由于他离船中较近，相对于说他漂移的距离就会缩短，连续的选择会让船舶尽可能地保持在船中位置，不至发生太大的移位。因为整个实验要保住船位，船位丢失，数据丢失，矫正失败。

④尽量选择手动，在旋回中要保持高度的注意力，让转速始终保持着匀速，否则会加大船舶受力，特别是在横风流时，如果注意力不集中，很容易丢失船位。

2.2DP失位

在整个作业中，我轮出现了两次D-GPS信号丢失，船舶出现失位。ROV在海底作业，如果处理不当，将造成ROV无法成功回笼，甚至ROV丢失。所以，出现失位后怎么处理是我们所要解决的问题。下面是我轮出现的两次失位及操作方法。

第一，按照甲方作业要求，我轮无限接台，在一瞬间，卫星信号被平台飞机甲板所遮挡，造成船舶失位。船舶失位之前，OS显示器上出现Position Limit的报警，图像也会由黄变红，在船位持续变动的情况下，没有找出问题的所在。盲目地用JOYSTICK模式保船位，紧张的心情加速使用JOYSTICK，使船舶瞬间发力，船舶速度增大，也增加了ROV回笼的难度。造成更紧迫的局面。这一次的操作使船位漂移尽30米，事后分析，这种保船位的操作是错误的。

第二，在作业中，该海区AUAST卫星信号一度出现中断，导致DGPS信号丢失，也导致了我轮DGPS1主机信号被锁死，造成船舶失位。当时我们的做法是紧急通知ROV领航员，告知其现场情况，让其做好ROV随时出水的准备，通知定位工程人员随时注意我们的船位漂移情况，紧急切换AUAST卫星信号至IOR信号，慢慢的回到工作位置，可以完成ROV作业。

经验总结：在上述两次的失位中，第二次应该是正确的。因为作业水深1500米，ROV也有最大的活动距离，也就是说，他已经考虑到了危险极限，在他的极限内，他可以快速的回到TMS，但这要给他一定的时间和距离，所以，在船舶失位的伊始，如果判断船舶不能回位，那第一时间要告知ROV领航员，让其做好ROV随时回笼的准备，并通知定位工程人员随时注意我们的船位漂移情况，如果在没有碰撞危险的情况下，不要盲目的选择JOYSTICK模式，而是M量保持AUTO自动模式，在ROV回笼前随船舶移动，当确定ROV回笼后，在选择找位。因为船舶随风流漂移的速度不会很快，在短时间内，船舶不会飘出很远，ROV也可以快速回到TMS。这样，也能确保ROV不丢失。

3.项目小结

在这次作业中，ROV所起到的作用可以用“巨大”来形容，此项目的从始至终都离不开ROV，漏点调查及定位、海床基础面处理、沿海底管道水下摄录、海底有害垃圾的清除等等基本上都少不了ROV。此次LW3-1海床以及海底管线调查的项目中，海洋石油611突破自我，首次进行ROV作业，期间，克服了种种意想不到的困难与挑战，特别是DP误差的测试，及DP失位后的操纵，都积累了宝贵的经验，圆满完成了此次ROV作业。为日后更好的服务于ROV作业奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]晏勇，马培荪，王道炎.深海ROV及其作业系统综述[J].机器人，2005.