起吊系统在规则波作用下动态仿真分析

以起重船在海上起吊作业为背景,建立了吊重系统三维非线性运动学模型。分析了吊重系统在规则波作用下的摆动特性。采用数值仿真软件对时域非线性分析进行求解,讨论了波向、波浪频率以及升降速度对吊重摆角和吊索张力的影响。得到的结论可用于吊重系统摆动的预测与控制,可供设计者参考。     

波浪作用下起重船-吊物系统耦合运动响应数值模拟

起重船舶在外海作业时受长周期涌浪的影响,吊物会发生大幅度晃动,严重时会影响施工效率和海上施工安全,为解决该问题,需对起重船-吊物系统在波浪中作业时的耦合运动响应规律进行研究.文章建立起重船-吊物系统的计算模型,通过频域计算分析得到起重船运动响应幅频算子;对起重船-吊物耦合系统进行时域模拟,研究波浪周期和吊绳绳长对吊物及船体运动响应的影响.计算结果表明,吊物是否发生大幅度共振与船体总体参数、波浪周期和吊绳长度有关;吊绳越长,吊绳承受的张力越大;波浪周期对吊绳张力的影响较小;吊物晃动对船体运动响应幅值的影响较小.     

基于MATLAB的起重机吊重二自由度摆角模型动态仿真

起重机在运行中由于存在起升、变幅、运转等过程而引起吊重的大幅度摆动。根据广义坐标下的拉格朗日方程,建立吊重摆动的非线性动力学二自由度摆角模型。分析结果表明,起吊速度及吊索长度等因素在吊重非线性动力学模型中存在着重要影响。经过MATLAB仿真分析,当改变吊重起落时的吊索长度与升降速度可以在一定程度上缓解吊重摆角,对起重机安全作业及效率的提高有一定的指导意义。     

双船浮吊系统在不规则波作用下动力响应研究

基于起重船在风、浪、流等载荷作用下会引起吊物的大幅度摆动,通过建立吊物系统的动力学模型分析浮吊系统在不规则波作用下的运动响应,研究波高、波向、吊放速度以及波长与船长之比等因素对吊物摆角与吊索张力的影响。得到的结论可用于吊物系统摆动的预测与控制,可供设计者参考。     

起重船吊物系统在波浪中的动力响应

本文研究起重船在波浪中作业时吊物系统的动力响应。文中提出船体——起吊重物体的力学模型,建立了起吊过程中重物运动的非线性微分方程组。采用新切片理论在频域内得到船体运动,用数值计算方法求得重物在空间的摆动规律和吊索的动张力,并与模型试验结果比较,两者基本相符。通过这一实例1600t 起重船的计算,对吊物系统动力响应随不同索长、起吊速度及不同浪向的变化进行了讨论,从中得到某些重要结论,可供设计者和使用者参考。     

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。     

海底管线平管起吊的参数灵敏度

参考平管起吊相关研究,结合相关工程项目,确定舷吊位置、浮筒位置和浮筒间距为主要设计参数。利用大型水动力软件OrcaFlex建立海底管线平管起吊模型,分析管线的运动响应及吊绳张力的时间历程变化,研究管道的有效张力和曲率及舷吊张力对不同总体布置参数的敏感性和变化规律。     

吊重作业起重船波浪中的运动响应

利用MOSES计算软件,运用三维势流理论建立起重船系泊状态下的吊重作业计算模型,计算吊重与船的六个自由度的运动,对吊重绕吊臂吊点的摆动进行研究,分析船舶系统的运动特性。在时域计算中,引入风浪流海洋环境条件,使计算条件更加符合工程实际。以一艘起重船为例,选取船体重心和吊物质心为关键点,改变系泊缆预张力,使缆绳张力控制在安全范围内。通过改变起吊要素,分析这些要素对吊重运动及船体运动的影响,以及吊重摆动与船体横摇运动的相互影响。     

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。     

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。     

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。     

船舶电站负荷扰动下轴系瞬时转速的动态仿真

受到大负荷扰动后,船舶电站的参数将发生较大变化.从发电柴油机、电力负荷、发电机及励磁调节系统方面建立柴油机瞬时转速的动态模型,并从气缸做功和负载方面对瞬时转速变化方面进行分析.依据发电柴油机的不同负荷类型,分别从恒定阻抗法、电动机机电暂态过程动态特性、负荷的静态特性三方面进行归类计算,提高了负荷的动态和静态仿真性能,励磁系统则采用三阶实用模型.最后利用Matlab/SIMULINK进行了系统的静态、暂态和动态稳定性分析.     

Characteristics of VIV in multi-degree-of-freedom tensioned beams using a numerical method

The object of this study is to analyze the characteristics of vortex-induced vibration of a slender marine structure with the numerical method. Applying a dynamic analysis method for a slender marine structure based on the 3D finite difference method, we carried out case studies for a tensioned beam model at a constant flow speed. The hydrodynamic forces, in the direction of inline and cross-flow, created by vortex shedding are simultaneously considered based on Morison equation. The frequency of force in the inline direction corresponding to the unstable zone is evaluated. An eigenvalue analysis for different flow speeds of a tensioned beam considering the effect of the tension increase due to the inline and cross-flow drag forces is performed. We found that a revision of the eigenvalue should be considered if the tension along a riser or beam is significantly affected by an environmental or functional load. From a trajectory on the XY plane it was shown that the riser did not move in an exact 8 shape for all flow conditions due to the phase angle difference between inline and cross-flow displacement. It is believed that the phase angles between inline and cross-flow displacements in high modes are different among the nodes.     

不同锚泊角度下自动升降助航标志船动力学仿真

本文针对山区河流水位、流速变化频繁的情况,设计了基于荷载缓和体系的自动升降航标船,并建立了自动升降航标船动力学仿真模型,开展了不同锚泊角度及不同平衡配重下的动力学仿真计算。结果表明平衡配重需根据锚泊角度进行有效调整；小角度锚泊时航标船位移较小,锚泊效果较好。     

基于ADAMS的舰载补给起重机摇摆仿真及减摇措施分析

舰载补给起重机吊运柱状箱体时,箱体会由于各种外界影响发生摇摆。针对舰载补给起重机起吊的柱状箱体在舰船摇荡、起重机启停、风载的影响下发生的摇摆进行了ADAMS动力学仿真,得到了这3种因素对柱状箱体摇摆的影响情况,以及柱状箱体在预设工况下的运动规律。改变钢丝绳数量和布置形式进行仿真,得到了不同钢丝绳数量和布置下柱状箱体的运动情况以及相对单根钢丝绳的减摇效果,为进行动基座起重机减摇、防摇研究提供了依据。     

大范围直线运动梁的非线性共振响应计算

以两端铰支直梁的大范围直线运动为研究对象,建立了直梁纵横运动的动力学模型,利用多尺度法,求解了纵横向运动微分方程,解决了纵向运动对横向运动的耦合影响关系,为研究非线性动力学特性奠定了基础,并计算了主共振响应.通过对文中的算例结果与非线性有限元计算结果比较,得出两种计算结果相差很小,证明该动力学模型是正确的.从计算结果可知,在一阶共振外部激振条件下,2,3阶振幅同样为零.     

海底脐带缆铺设系统动力学仿真及张力补偿研究(英文)

For studying the dynamic performance of subsea umbilical cable laying system and achieving the goal of cable tension and laying speed control,the rigid finite element method is used to discrete and transform the system into a rigid-flexible coupling multi-body system which consists of rigid elements and spring-damping elements.The mathematical model of subsea umbilical cable laying system kinematic chain is presented with the second order Lagrange equation in the joint coordinate system,and dynamic modeling and simulation is performed with ADAMS.The dynamic analysis is conducted assuming the following three statuses:ideal laying,practical laying under wave disturbance,and practical laying with tension compensation.Results show that motion disturbances of the laying budge under sea waves,especially with heaving and pitching,will cause relatively serious fluctuations in cable tension and laying speed.Tension compensation,i.e.,active back tension torque control can restrict continuous tension increasing or decreasing effectively and rapidly,thus avoiding cable breach or buckling.     

深水试验水池大型升降平台多电机同步控制

深水试验水池是开展深海装备开发必不可少的试验手段,大型升降平台是其中的关键设备.大型高精度、高转速传动系统的多电机同步控制是最为核心的问题之一.同步控制算法的优劣直接影响系统的性能与可靠性.提出深水试验水池大型升降平台多电机同步协调控制系统构成方案,并提出一种新的基于拉力死区误差均衡及中心耦合误差的升降平台多电机同步协调控制策略,实现了拉力控制和位置控制的解耦;同时,提出了多电机控制的升降平台仿真系统,其仿真结果表明:所提出的控制策略同步稳定性能高、收敛速度快,具有很高的应用价值.     

基于MATLAB集装箱起重机防摇系统仿真

建立了一种新型集装箱堆场起重机防摇系统数学模型,对八绳防摇系统进行受力分析,通过等效简化建立了广义坐标下双起升场桥的载荷摇摆动力学数学模型,该模型能客观地再现八绳防摇系统的运行情况.同时在MATLAB的SIMULINK环境下对此模型进行了动态仿真研究,与普通集装箱场桥模型的比较表明,八绳防摇系统的摇摆幅度明显减小,具有较大的优越性.