船用起重机吊盘式机械防摇系统的设计与试验

受风、浪、流、涌等多种海洋环境载荷的影响,船舶会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡六自由度运动,船舶的这种基座扰动进而会导致吊重发生大幅度摇晃。针对该问题,提出一种吊盘式机械防摇方案,并搭建船用起重机吊盘式机械防摇系统试验台开展验证试验。进行多组对比试验验证方案的可行性,得到船用起重机吊盘式机械防摇系统在不同绳长和不同基座运动条件下的吊重摆角时变曲线。试验结果表明:在无减摇控制时,主吊索的面外角最大值达到13.6°,面内角最大值达到15.5°;有减摇控制时,主吊索的面外角最大值仅为1.2°,减摇效果达到90%以上,而面内角最大值仅为5.9°,减摇效果也达到60%以上。     

船用起重机减摇装置设计

针对船用起重机的吊重摇摆抑制问题,设计一种船用起重机吊盘减摇装置,利用2根恒张力减摇索和主吊索在吊盘处形成相对稳定的力的三角形,同时吊盘将减小吊绳及吊重的摆幅。建立吊重在有无吊盘下的运动学方程,在Matlab/Simulink软件中对模型进行仿真分析,对比分析在船舶不同的横、纵摇运动角度下有无减摇装置时吊重的摇摆,结果表明,有吊盘的情况下,吊重的摆角可减小70%左右,通过搭建试验平台进行试验,得到有吊盘时,吊重的摆角可减小60.7%左右,验证了减摇装置的有效性。     

回转式起重机吊盘防摇装置张力模型分析

本文介绍了船用起重机吊盘式机械防摇装置的工作原理,对吊盘式防摇装置的吊盘收放绳建立数学模型,通过simulink仿真分析,得出吊盘收放绳竖直方向夹角与吊盘收放绳受力的关系曲线;根据仿真分析结果,结合回转式起重机缩比模型和船舶摇摆平台,对回转式起重机进行防摇实验,对不同夹角下起重机防摇效果进行验证。     

船用起重机减摇控制系统设计与试验研究

随着航运业发展,追求效率的今天,船舶起重机越来越广泛的用于船与船、船与岸之间的货物装卸,成为深远海工程作业不可或缺的装备之一。由于船舶受到风、浪、流、涌等海洋环境载荷的影响,起重机的吊重会出现较大的摇晃,进而影响起重机的作业效率和安全性,严重时还将会导致严重的安全事故和环境污染,造成生命财产损失。因此,针对起重机吊重摇摆的抑制问题,设计一种船舶起重机减摇系统,减小起重机作业过程中吊重产生的摆动,对提升起重机的作业效率及安全性有重要的意义。本文针对带折叠减摇臂式船用减摇起重机装置提出了三种控制方案,并通过实验验证其综合减摇效果达到60%以上,充分验证了控制方案的正确性与可行性。     

回转起重机防摇试验台设计研究

针对回转起重机摆动抑制问题,提出一种吊盘式机械防摇系统,其基本思想为：在吊物上方装一个吊盘,通过吊盘阻碍吊物的单摆运动,减小摆动幅度。针对提出的吊盘式机械防摇系统,进行了回转起重机防摇试验台设计研究。首先进行了试验台的三维结构设计、电气系统设计,然后进行了试验台的加工、组装和调试,最后进行了试验台控制程序的开发,完成试验台的搭建工作。     

回转起重机防摇试验台设计与实验

针对回转起重机摆动抑制问题,提出一种吊盘式机械防摇系统,其基本思想是在吊物上方装一个吊盘,通过吊盘阻碍吊物的单摆运动,减小摆动幅度。针对提出的吊盘式机械防摇系统,进行了回转起重机防摇试验台设计与实验研究。防摇实验验证了所提防摇系统的有效性。     

船用起重机减摇控制系统设计与试验研究

针对起重机吊重摇摆的抑制问题,设计一种船舶起重机减摇系统,减小起重机作业过程中吊重产生的摆动,对提升起重机的作业效率及安全性有重要的意义。此外,针对带折叠减摇臂式船用减摇起重机装置提出一套控制方案,并通过试验验证其综合减摇效果达到60%以上,充分验证了该控制方案的正确性和可行性。     

船用起重机伸缩套管减摇装置原理和实验

针对船用起重机在海上作业过程中,由于悬挂重物的钢丝绳属于柔性件,加上风、浪等海洋环境载荷的影响,使得负载产生摆动。基于起重机海上作业时吊物的摇摆,设计开发了一种新型船用起重机伸缩套管减摇装置,利用套管的刚性约束来减小吊索的摇摆幅度,利用万向力矩结构减轻套管的受力,套管通过万向力矩运动时,依靠弹簧阻尼来存储释放能量,减少吊重的摆幅。介绍了伸缩套管装置的结构和原理,建立船、起重机、伸缩套管的数学模型,并利用Adams建立仿真模型进行运动学分析,得出伸缩套管装置具有明显的减摇效果,同时通过搭建实验平台进行实际实验,验证了伸缩套管装置在实际应用中的也具有显著的减摇效果。     

船用起重机机械的减摇控制方法

为了降低船用起重机的摇晃度,进行减摇控制,提出基于稳态反馈补偿调节的船用起重机机械的减摇控制方法,构建船用起重机机械的减摇控制约束参量模型,以摇摆幅值、转动力矩、惯性力矩等为反馈调节参数,进行起重机机械的减摇稳态误差补偿控制,结合Lyapunov稳定性原理,引入后置积分项进行减摇控制器末端位姿修正,较低摇摆幅度,实现摇摆的实时误差补偿。仿真结果表明,采用该方法进行船用起重机机械的减摇控制,摇摆幅值得到有效控制,姿态稳定性较好。     

被动可控式减摇水舱

去年,中国的一艘5000 TEU集装箱船APL号在飓风海域遇主机故障,致使该船摇摆角度超过30°,结果该船上的大约400只集装箱倾入大海,直接赔偿损失达5000万美元之多。 对如此大幅度的摇摆,可通过安装减摇装置——诸如减摇鳍、舵减摇、减摇水舱等——来减小或避免。其中,减摇水舱对于滚装船、客货船、集装箱船等类船舶最为有效。 德国Intering GmbH公司的被动可控式减摇水舱,有自动化、免维修、简操作、少占容、低成本、高可靠等特点,可谓是船舶设计者及船东首选的减摇装置。     

基于反步法的欠驱动吊艇架主动式减摆控制

针对欠驱动的三维吊艇架系统,提出了基于反步法的主动式减摆控制方法。建立了三维吊艇架系统的动力学模型,采用反步法设计了吊艇架的减摆控制装置,和其他船用吊艇架的减摆控制相比,采用主动式减摆,结构紧凑,且对负载质量和吊绳长度不确定的情况下,依然可实现对吊艇摆动的有效抑制。仿真结果表明了该减摆控制器有着良好的减摆效果。     

吊艇架非线性阻尼优化设计

针对吊艇架减摆系统,设计了减摆罩基于母船横摇、纵摇两个自由度的解耦的阻尼结构,使阻尼器的减摆作用相互独立,互不影响。建立了该种减摆结构的数学模型,提出了利用船舶摇摆谱密度对数学模型进行了统计线性化分析,通过最优计算得出最优阻尼阀开口,针对被动减摆装置的局限性,利用模糊方法设计了最优阻尼的半主动控制策略。     

船舶液压起重机延迟反馈吊重消摆控制

由于操纵和工作环境的变化，起重机的吊重在工作过程中会产生摆动，这种摆动降低了起重机的工作效率和安全性能。文章以集美大学轮机工程实验中心船舶液压起重机为研究对象，采用机电液仿真建模技术及拉格朗日方程，在MATLAB Simulink仿真软件平台上，建立起重机操作液压系统及吊重摆动模型，采用与试验数据对比的方法对所建立的模型进行验证。设计基于吊重摆动位置延迟反馈的控制器，通过将延迟反馈信号叠加到操作信号上的方法实现吊重的消摆控制。结果表明，在各种操作情况下，延迟反馈控制器均能很好地抑制吊重的摆动。     

新型FDPSO涡激运动试验研究

以一座工作水深为1500m的新型深吃水变截面多立柱式FDPSO为研究对象,对其在300m等效截断水深锚泊系统系泊时的涡激运动特性开展了模型试验研究.模型试验在上海交通大学海洋工程国家重点实验中进行,缩尺比取为1:80.本文重点对不同工况下平台的横向涡激运动、响应谱和运动轨迹进行了系统性研究.研究结果表明:平台的横向运动频率未出现典型"锁定"现象,而是一直保持在接近固有横荡频率的范围内;同一流向下,平台纵向运动的平衡位置与最大振幅均随着折合速度的增加而增加.与其他经典平台相比,本文新型FDPSO最大横荡振幅值随折合速度的变化呈现不同的趋势.随着折合速度的增加,横荡运动的最大振幅与标称振幅之间的差值增大.     

深潜救生艇位姿控制系统研究

从硬件和软件两方面详细论述了深潜救生艇试验载体的位姿控制系统体系结构.针对深潜救生艇在对接过程中对倾角能力的特殊要求,引入压载水舱和泵阀系统进行纵横倾调节,通过控制泵、阀的开关时间控制试验载体纵横倾的大小,使试验载体的纵横倾能力分别达到了30°和15°.为了解决试验载体在大倾角定位过程中的推力分配问题,将控制器解算得到的力(矩)转移到随体坐标系下进行分析,简化了推力分配的复杂程度.最后通过水池试验验证了整个位姿控制系统的可行性和可靠性,并对系统有待完善的地方给出了一些改进建议.     

全回转导管桨水动力干扰数值预报与分析

为探明串列全回转导管桨水动力干扰问题,基于粘流理论,采用滑移网格方法,开展了均匀来流下两个串列桨在不同偏转角度下水动力性能的数值预报研究,定量分析了不同偏转角度下,上游桨对下游桨水动力的影响,重点关注不同偏转角度时下游桨推力、功率损失及叶片负载的脉动无序性。研究结果表明,在上游桨尾流影响下,上游桨无偏转角度时,下游桨推力损失约70%,上游桨偏转10度时,下游桨推力损失约15%。本文研究结果对动力定位系统控制策略具有指导意义。     

吊索具检验原理与实践应用问题研究

吊索具是起重作业的重要工具,吊索具的检验是否标准直接关系到起重作业的安全。文章主要介绍吊索具的检验原理,以及在钻井平台起重作业中的实践应用和重要性。结合自身工作经验,发现吊索具在使用管理过程中存在一些问题,并针对问题提出几点建议。     

垂直围壁对爆炸载荷作用下固支方板动力响应特性影响分析

采用数值仿真方法研究了垂直围壁对爆炸载荷作用下固支方板动力响应特性的影响.提出包含角的概念来反映围壁高度的变化.采用控制变量法对264组具有垂直围壁方板模型的动力响应进行了计算,分析了包含角、炸药质量、板厚、相对爆距等变量对方板所受爆炸冲量和中心点位移的影响.结果表明,垂直围壁会增大目标方板所受爆炸冲量,当围壁高度增大到一定程度后,爆炸冲量趋于一定值;无量纲冲量-I仅与包含角和相对爆距有关,并提出了相应经验公式.文中同时提出了一个考虑垂直围壁影响的中心点挠厚比计算公式,并对其适用范围进行了讨论.     

一种新型船用吊机防晃装置及非线性动力学分析

针对深水吊装作业摆动抑制问题，设计了一种新型船用吊机防晃装置，采用仿真建模技术及拉格朗日方程，在Simulink仿真软件上，建立船用吊机防晃装置非线性动力学模型，得到了在不同拉力、吊索长度、波浪频率下吊物运动角度时程响应。结果表明，有防晃装置的情况下吊物的位移可减小80%左右，新型船用吊机防晃装置具有明显的消摆作用。