去年申请了一个海洋行业标准,在标准的启动会上,专家都说初稿的内容有点跑题,标准内容基本要重新写。查了大量的文献和相关标准以后,开始动手写,写了2个月仅写了1/6的样子,卡住了,怎么也写不下去,拖延了2个月,小问题经过时间的放大形成了大问题,像块大石头压在心间,惶惶不可终日。与标准管理部门的老师沟通以后,突然有了灵感,花了2个星期竟然写完了,写完的那一刻,自己都有点懵。
现在终于可以轻松地更新博文。
最近后台有人说到海上风电安装施工定位的内容,可惜没有干过,所以找了一些文献看看,了解一下。
1、船舶施工定位
海上船舶施工中的作业点位置确定至为关键,通常的做法是以船艉中心位置作为基点来进行的,通过在定位软件当中输入作业船舶的长度、宽度、即可以建立起以船艉中心为坐标原点,以船艏向为X轴正向,以垂直于右舷方向为Y轴正向的自定义坐标系统,然后测量卫星接收机天线位置及施工船作业点位置在该坐标系统的坐标值,并输入在定位软件中。
软件实时接收卫星接收机位置信息,计算出 卫星接收机天线位置的实时平面坐标,结合电罗经提供的实时船艏向,推算作业船舶上任意一点的平面坐标,进而实现了作业船舶在海上不同区域及位置进行作业前定位的需要,超短基线等其他定位设备也可以通过这种方式二次解算出水下信标的位置,完成潜水员、ROV以及其他水下目标物水下导航定位工作。
这里面,卫星接收机的位置和罗经(指示船舶艏向)对推算作业点及作业船舶上任一点的平面位置至关重要。
卫星接收机的位置一般通过皮尺和船舶设计图来量取,误差控制在0.1m以内。
罗经的校准有两种方法:直接测量校准法和天文测量校准法。
直接测量法:
直接测量校准法一般在船舶稳定靠码头时来实施,通过全站仪联测岸上的两个已知点和船舶中轴线上的相距尽量远的两个点,计算得 到船舶中轴线的方位角度,再加上子午收敛角改正,得到真方位角。
还有一种直接测量方法:两台CORS与罗经同步测量,求取校准值。
天文校准法:
天文校准法一般用于不靠码头而且在码头厂区内进行引点测绘工作往往比较困难。
天文测量是通过观测某恒星或者太阳位置以确定地面点的天文经度、天文纬度或两点间天文方位角的测量工作。太阳是比较容易测量的天体,通常在日出或者日落时段进行此项工作,这时天顶距较大,产生的误差较小。
目标方向与天顶方向(即铅垂线的反方向)所构成的夹角,称为天顶距。
通过在下午时间段在施工船上通过观测太阳与与船艏向夹角的方法对这一方向进行校正。
(1)在施工船舶轴线方向上选择两个尽量远的点位,并做好标记,两点之间要求通视;
(2)电罗经安装固定好后将数据接入定位软件,卫星接收机位置数据接入定位软件;
(3)定位软件以每秒1次的频率记录电罗经方向数据以及船舶位置数据;
(4)在选好的两个点位其中一个点上全站仪架设,另一个点定向,调整全站仪度盘置零。使用天文测量的方法观测两个点连线与太阳的夹角 并记录对应的时间和角度。
(5)采用天文测量方法配合太阳方位角软件计算出两个点连线的真北方位,即船舶的真北方向。
(6)将这一时刻船舶的真北方向和电罗经的方向读数进行比对,得到罗经改正数,将改正数输入到导航定位软件中修正罗经方向和船舶轴线方向一致,至此完成罗经方向误差校正。
假设中国渤海经纬为39°N,118°E,得到2022年7月5日18:00的太阳方位角为286.26°。
观测角为166.30°,罗经校正点连线的真方位角为119.96°,与表中计算值相差不多。这个角度减去同时刻罗经的数值就可以得到罗经校正值。奇怪的是表中还一列叫“船舶轴线方向角“,校正点本来就设在船舶轴线上,按理说这两个值是相等。但是表中这两个值差0.04°,且差值是固定的。也许这个海洋石油791的罗经校正点连线与船舶轴线还存在偏差。
罗经校正以后,船舶工作点的定位精度有较大改善,平均误差在0.3~0.7m。
参考文献
1、30_m水深裙桩式导管架海上安装关键技术研究_王芳辉2022
2、高精度导航定位技术在海上平台安装中的应用_田春和2003
3、海上风电机组安装施工方法现状、研究进展与展望_张帆2025
4、海上风电机组吊装技术研究_张吉海2024
5、海上风机整机安装现状及发展趋势_王天宇2024
6、海上工程船施工定位精度提高的方法研究_李军2024
7、海上施工定位方法及精度分析_裴文斌2001
8、提高海上工程船施工定位精度的方法研究_莫振铎2023






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