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中海油深水半潜式起重铺管船动画

一、背景介绍

    广阔的海洋蕴含着丰富的石油资源，怎样合理的开发海底的石油资源是中海油公司一直在思考的问题。由于海洋环境恶劣，风浪巨大，台风频繁，对海洋石油开采造成了诸多的困难。为了克服这些困难，中海油公司投入了大量的人力、物力、财力来研发新的技术和设备。深水半潜式起重铺管船就是中海油公司投入巨资研发的海上深水管道铺设船。该船体积庞大，技术难度大，多年以来一直由国外垄断。

 
 
    经过公司的科研攻坚，不懈努力，终于攻克诸多技术难点，自主设计出深水半潜式起重铺管船。为了论证设计成果，深入对J型铺设关键技术研究。中海油公司委托北京专业3D动画制作公司-星尘动画利用数字化3D动画技术来模拟演示深水半潜式起重铺管船在海上的作业过程。通过数字三维动画可视化虚拟仿真演示，分析和收集海上作业数据，为进一步的研究打下基础。

二、客户介绍

    中国海洋石油集团有限公司是国务院国有资产监督管理委员会直属的特大型国有企业，是中国最大的海上油气生产运营商，简称中海油。

 
 
    公司成立于1982年，总部设在北京。经过30多年的改革与发展，中国海油已经发展成主业突出、产业链完整、业务遍及40多个国家和地区的国际能源公司。公司形成了油气勘探开发、专业技术服务、炼化与销售、天然气及发电、金融服务等五大业务板块，可持续发展能力显著提升。2017年11月1日，总公司更名为“中国海洋石油集团有限公司”，由全民所有制企业改制为有限责任公司（国有独资）。2017年，公司在《石油情报周刊》杂志“世界最大50家石油公司”中排名位列31位。2018年，公司在《财富》杂志“世界500强企业”排行榜位列第87位。截至2017年底，公司的穆迪评级为A1，标普评级为A+，展望均为稳定。

三、半潜式起重铺管船动画介绍

    （1）动画的场景设计在一望无际的大海上，半潜式起重铺管船停泊在海面上，船的一部分下潜到海面以下，船上设有生活楼房，直升机停机坪，大型起重机，管道储存场....等等。旁边停着一艘运输船，船上放着一个圆柱形的装置，铺管船上的大型起重机将运输船上的圆柱装置吊起来，慢慢放入到海里。3D动画里的数字模型是根据图纸一比一建出来的，颜色也是根据客户的要求结合海上作业设备颜色设计出来的。整体看着色彩朴实饱满，具备专业的海上作业工程船属性。

 
 
    （2）圆柱的装置是吸力锚，需要将吸力锚固定在海底，让其作为一个支撑点，然后才能开始铺管工作。吸力锚的锚体外侧有两个挂钩环，将钢丝绳穿到挂钩环内，起重机挂着钢丝绳将吸力锚慢慢放入海底。这时的吸力锚呈横放状态，在放置过程中还需要海底机器人的辅助，海底机器人通过机械臂将吸力锚一端的缆绳向上拉动，吸力锚的一端开始向上移动，逐渐将吸力锚拉升为竖立状态。

 
 
    （3）吸力锚呈竖立状态后，垂直于海底面，海底是一层沙子，这时需要将吸力锚插入到海底的沙层中，海底机器人先将一侧的钢丝绳解除掉，吸力锚依靠自身的重力慢慢下沉，吸力锚的管壁上设有刻度标尺，标记为高度信息，当吸力锚进入沙层后能根据刻度标尺看到进入沙层的高度是多少。当吸力锚下沉到一定高度后，已经可以满足工作要求，这时海底水下机器人将一端的钢丝绳解除，吸力锚就铺设完成了。

 
 
    （4）铺管船上负责铺管的吊机开始工作，吊机将吊臂转动到海面的一侧，吊臂上的钢丝绳开始下放，钢丝绳的一端有一个吊钩，吊钩的作用就是挂在管道的一端负责铺设管道使用。此镜头的场景是海面上的场景，动画里的海面是在波动的，随着海风的大小，形成一层一层的波浪。天空使用了真实的物理天空，模拟真实的云层和太阳，使动画场景更接近于真实的海洋场景。

 
 
    （5）当吊机上的挂钩下放到海里以后，需要将挂钩和另一个装置连接，这时就需要水下机器人来操作了，水下机器人其实是一个机械设备，安装有一个机械手臂，在水下的工作就是通过这个手臂来完成的，机器人安装有几个排水轮，可以通过不同的排水轮转动实现移动，上浮，下沉，转弯的动作，非常的灵活，可以很好的完成水下的一系列工作。此动画镜头将水下机器人的动作都展示了出来。

 
 
    （6）当水下机器人将管道一端的钢丝绳连接到吸力锚的浮标上以后，就可以开始管道的铺设工作了，这时铺管船开始移动，按照规划好的方向慢慢移动，船上的管道慢慢下放到海底，并沿着运行轨迹平铺到海底的沙层上。此动画镜头采用了透显的表现手法，海面上铺管船在移动，海底的场景也显示在画面里，海面和海底的场景同时能看到。这样我们就能够清晰的了解铺管船真实的工作流程。

 
 
    （7）当铺管船移动的时候，船上的输送装置会将船上的管道源源不断的输送到海底，每个管道的连接处会有自动焊接机焊接好，这样就可以连续的向前铺设管道。管道铺设完成后，还需要水下机器人来辅助。水下机器人将挂钩解除掉，挂钩拉升到海面上，这一段的管道就铺设完成了。此动画镜头展示的是海底的场景，阳光照射到海面折射的焦散光投射到海底，随着海面的晃动不停的变换，使动画场景非常接近真实的海底场景。

 
 
    （8）管道铺设完成后，需要制作一个整体的场景来作为结束画面，动画师将铺管船设计在画面的中央，海底铺设好的管道在画面的底部透显出来，镜头绕着铺管船旋转，360度展示铺管船海上和海底的场景。通过整体的展示铺管船场景，让观看者对最终的工作成果有一个总体的认识和感知，让动画有一个很好的收尾。

 
 
四、深水半潜式起重铺管船动画演示


 
五、总结

    深水半潜式起重铺管船作为海上采油重要的作业平台，一直受到用户的关注和重视，此次自主设计研发的铺管船很好的解决了用户的海上铺管作业问题。通过中海油深水半潜式起重铺管船虚拟仿真动画，设计人员很好的掌握了实际的工作场景数据。作为科研成果，用户在向上级汇报工作，在行业研讨会上展示设计成果时，使用该3D动画来展示，均收到了良好的沟通和反馈。

 
 
    作为本动画项目的设计制作公司，北京星尘动画依然采用了公司制定的专业标准动画制作流程，每一个环节都安排专业的技术人员来负责，每一个环节都严格按照制作流程来制作，确保每个动画镜头的展示效果。通过对中海油深水半潜式起重铺管船动画的设计制作，公司对海洋采油设备和工作流程有了一个更清晰的认识，也积累了更多的海洋环境和海上作业流程经验，为以后制作更完美的海洋场景动画打下坚实的基础。
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