專利名稱：一種大型海洋平臺(tái)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)模塊配合精度的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋工程裝備的精度設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特指一種大型海洋平臺(tái)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)模塊配合精度設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
海洋油氣工程裝備產(chǎn)業(yè)是直接關(guān)系到海洋油氣資源開發(fā)、影響國家能源穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。海洋油氣工程裝備已是造船業(yè)利潤的新增長點(diǎn)，并成為主要海洋國家相互競爭的目標(biāo)。鉆井平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價(jià)昂貴，它所處的海洋環(huán)境十分復(fù)雜，操作不便，鉆井設(shè)備的技術(shù)要求高，配合精度不足、材料老化、結(jié)構(gòu)缺陷以及疲勞和損傷累計(jì)等不利因素將導(dǎo)致平臺(tái)主要運(yùn)作模塊工作性能的衰減，影響操作系統(tǒng)服役安全度和耐久性，甚至可能引發(fā)泄油和火災(zāi)事故。故而需加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，不斷開發(fā)新技術(shù)和方法，提高海 洋平臺(tái)關(guān)鍵設(shè)備的工作性能和安全度。超大型海洋鉆井平臺(tái)系統(tǒng)復(fù)雜，制造難度大，在王船體建造完成后，各系統(tǒng)工作豐旲塊由外部整體統(tǒng)一吊裝安裝在平臺(tái)各安裝位置上。深海石油鉆探平臺(tái)由船舶系統(tǒng)、鉆井系統(tǒng)、儲(chǔ)油系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、泥衆(zhòng)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、直升機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)、生活居住區(qū)系統(tǒng)等部分組成，安裝設(shè)備特殊，定位與裝配精度要求高，這是一般機(jī)械制造或者傳統(tǒng)船舶制造所無法相比的。由于各系統(tǒng)分別吊裝，在平臺(tái)內(nèi)部安裝完成后才形成配合，要保證各系統(tǒng)之間的配合精度非常困難，而平臺(tái)屬于緊湊式建筑，各系統(tǒng)模塊的安放空間相對(duì)狹小，不允許模塊之間的干涉，因此需要進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)雜的精度設(shè)計(jì)以確保各系統(tǒng)模塊間的對(duì)接度以及可配合性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種減小系統(tǒng)工作中的沖擊載荷、應(yīng)力變形，控制平臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重心、質(zhì)心，使得整個(gè)工作系統(tǒng)安全可靠的大型海洋鉆井平臺(tái)各關(guān)聯(lián)系統(tǒng)模塊配合精度設(shè)計(jì)的方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種大型海洋平臺(tái)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)模塊配合精度的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟
A、根據(jù)圖紙和系統(tǒng)分布圖確定安裝位置點(diǎn)，并將關(guān)聯(lián)系統(tǒng)劃分為多個(gè)不同的模塊，分析各個(gè)模塊定位點(diǎn)的工藝性，并根據(jù)相關(guān)安裝精度要求確定各定位點(diǎn)位置度的初始允許誤差范圍；
B、將具有相互作用關(guān)系的系統(tǒng)模塊的定位點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，并繪制三維空間尺寸鏈圖，確定封閉環(huán)，按照三維尺寸鏈計(jì)算方程式寫出空間尺寸鏈方程組；
C、求解所述空間尺寸鏈方程，得到封閉環(huán)尺寸值，根據(jù)各定位點(diǎn)設(shè)計(jì)要求的允許誤差范圍采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和尺寸鏈計(jì)算概率法求解封閉環(huán)的累積誤差，分析各個(gè)系統(tǒng)裝配后最后一個(gè)系統(tǒng)尺寸允許超差的范圍并判斷裝配過程是否可能產(chǎn)生裝配過盈或間隙干涉；
D、分析相互作用關(guān)系的系統(tǒng)在空間中定位裝配后的配合精度，然后從總體空間尺寸鏈圖中提煉部分系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的子尺寸鏈圖，校核定位點(diǎn)工藝誤差范圍；
E、用船舶虛擬裝配技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)模塊的配合性，采用尺寸超差狀態(tài)下的定位點(diǎn)尺寸模擬裝配，分析各個(gè)模塊間是否發(fā)生干涉以及系統(tǒng)相互作用的配合精度；
F、根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化裝配參數(shù)，修改定位點(diǎn)允許超差范圍，優(yōu)化系統(tǒng)空間位置的布置方案。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)將平臺(tái)內(nèi)部如井架、鉆井絞車、天車、防噴器、鉆井泥漿泵、管系、機(jī)艙、生活區(qū)模塊等各工作模塊的安裝位置點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，通過構(gòu)建復(fù)雜空間尺寸鏈關(guān)系分析各安裝位置點(diǎn)的尺寸精度，計(jì)算累積誤差，合理分配公差，確定經(jīng)濟(jì)合理的裝配精度，以避免平臺(tái)系統(tǒng)各模塊間的位置干涉、過盈裝配，減小系統(tǒng)工作中的沖擊載荷、應(yīng)力變形，控制平臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重心、質(zhì)心，使得整個(gè)工作系統(tǒng)安全可靠。



圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式 為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。如圖I示出了本發(fā)明一種大型海洋平臺(tái)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)模塊配合精度的設(shè)計(jì)方法的具體實(shí)施方式
，本實(shí)施例以超大型超深海圓筒型鉆井儲(chǔ)油平臺(tái)為例，該平臺(tái)由船舶系統(tǒng)、鉆井系統(tǒng)、儲(chǔ)油系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、泥衆(zhòng)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、直升機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)、生活居住區(qū)系統(tǒng)等部分組成，各模塊均通過整體吊裝的方法安裝到平臺(tái)上，通過對(duì)各系統(tǒng)的安裝定位點(diǎn)進(jìn)行空間尺寸分析，得到各模塊的精度要求，具體步驟如下
A、通過設(shè)計(jì)圖紙確定安裝位置點(diǎn)，通過系統(tǒng)分布圖確定具有關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)，將關(guān)聯(lián)系統(tǒng)劃分為A、B、C、D、E、F、G、H、K、M等模塊如附圖I所示，分析各定位點(diǎn)的工藝性，根據(jù)相關(guān)精度要求并從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)確定各定位點(diǎn)位置度的初始允許誤差范圍。B、將具有相互作用關(guān)系的上述系統(tǒng)模塊的定位點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，按照裝配簡圖繪制三維空間尺寸鏈圖，確定組成環(huán)和封閉環(huán)，根據(jù)模塊的具體尺寸寫出尺寸鏈方程。C、按照矩陣矢量法代入數(shù)據(jù)計(jì)算空間尺寸鏈封閉環(huán)尺寸，依據(jù)各定位點(diǎn)的允許誤差范圍采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理求解封閉環(huán)的累積誤差，分析各系統(tǒng)裝配后最后一個(gè)系統(tǒng)在累積誤差效果作用下產(chǎn)生的尺寸超差范圍和干涉條件。D、分析相關(guān)系統(tǒng)在空間位置中定位裝配后的配合精度，從總體空間尺寸鏈圖中提煉部分系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的子尺寸鏈圖，分析在滿足整體尺寸精度要求的前提下任意兩個(gè)模塊間的尺寸配合精度，采用調(diào)整法重新合理分配定位尺寸公差，校核定位點(diǎn)工藝誤差范圍是否達(dá)到要求。 E、采用船舶虛擬裝配技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)模塊的配合性，采用尺寸超差狀態(tài)下的定位點(diǎn)尺寸模擬裝配，分析模塊間是否發(fā)生干涉以及系統(tǒng)相互作用的配合精度。F、根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化裝配參數(shù)，修改定位點(diǎn)允許誤差范圍，優(yōu)化系統(tǒng)空間位置布
置方案。本發(fā)明通過將平臺(tái)內(nèi)部如井架、鉆井絞車、天車、防噴器、鉆井泥漿泵、管系、機(jī)艙、生活區(qū)模塊等各工作模塊的安裝位置點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，通過構(gòu)建復(fù)雜空間尺寸鏈關(guān)系分析各安裝位置點(diǎn)的尺寸精度，計(jì)算累積誤差，合理分配公差，確定經(jīng)濟(jì)合理的裝配精度，以避免平 臺(tái)系統(tǒng)各模塊間的位置干涉、過盈裝配，減小系統(tǒng)工作中的沖擊載荷、應(yīng)力變形，控制平臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重心、質(zhì)心，使得整個(gè)工作系統(tǒng)安全可靠。
權(quán)利要求
1.一種大型海洋平臺(tái)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)模塊配合精度的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟 A、根據(jù)圖紙和系統(tǒng)分布圖確定安裝位置點(diǎn)，并將關(guān)聯(lián)系統(tǒng)劃分為多個(gè)不同的模塊，分析各個(gè)模塊定位點(diǎn)的工藝性，并根據(jù)相關(guān)安裝精度要求確定各定位點(diǎn)位置度的初始允許誤差范圍； B、將具有相互作用關(guān)系的系統(tǒng)模塊的定位點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，并繪制三維空間尺寸鏈圖，確定封閉環(huán)，按照三維尺寸鏈計(jì)算方程式寫出空間尺寸鏈方程組； C、求解所述空間尺寸鏈方程，得到封閉環(huán)尺寸值，根據(jù)各定位點(diǎn)設(shè)計(jì)要求的允許誤差范圍采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理和尺寸鏈計(jì)算概率法求解封閉環(huán)的累積誤差，分析各個(gè)系統(tǒng)裝配后最后一個(gè)系統(tǒng)尺寸允許超差的范圍并判斷裝配過程是否可能產(chǎn)生裝配過盈或間隙干涉； D、分析相互作用關(guān)系的系統(tǒng)在空間中定位裝配后的配合精度，然后從總體空間尺寸鏈 圖中提煉部分系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的子尺寸鏈圖，校核定位點(diǎn)工藝誤差范圍； E、用船舶虛擬裝配技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)模塊的配合性，采用尺寸超差狀態(tài)下的定位點(diǎn)尺寸模擬裝配，分析各個(gè)模塊間是否發(fā)生干涉以及系統(tǒng)相互作用的配合精度； F、根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化裝配參數(shù)，修改定位點(diǎn)允許超差范圍，優(yōu)化系統(tǒng)空間位置的布置方案。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型海洋平臺(tái)關(guān)聯(lián)系統(tǒng)模塊配合精度的設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟根據(jù)圖紙和系統(tǒng)分布圖確定安裝位置點(diǎn)，并將關(guān)聯(lián)系統(tǒng)劃分為多個(gè)不同的模塊，并根據(jù)要求確定各定位點(diǎn)位置度的初始允許誤差范圍；將具有相互作用關(guān)系的系統(tǒng)模塊的定位點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來，并繪制三維空間尺寸鏈圖，確定封閉環(huán)，寫出尺寸鏈方程；分析各個(gè)系統(tǒng)裝配后最后一個(gè)系統(tǒng)尺寸允許超差的范圍；分析相互作用關(guān)系的系統(tǒng)在空間中定位裝配后的配合精度，用船舶虛擬裝配技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)模塊的配合性，采用尺寸超差狀態(tài)下的定位點(diǎn)尺寸模擬裝配，分析各個(gè)模塊間是否發(fā)生干涉以及系統(tǒng)相互作用的配合精度；根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化裝配參數(shù)，修改允許超差范圍。本發(fā)明具有減小系統(tǒng)工作中的沖擊載荷的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102750423SQ20121023047
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者倪中華, 張永康, 徐昊, 徐秀龍, 易紅, 李楊, 李炳男, 沈翰, 王振剛, 顧永玉 申請(qǐng)人:東南大學(xué), 南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司, 江蘇大學(xué)