船舶舵减横摇H∞鲁棒控制系统

研究了船舶舵减横摇鲁棒控制系统设计问题。根据船舶运动和流体力学原理,指出了舵上产生的横摇力矩及船舶航向(艏摇)与横摇的分频特性,是舵-航向/横摇综合控制技术的基础。提出广义输出干扰的概念,将舵减横摇控制系统广义对象的奇异控制问题转化为非奇异标准控制问题,给出了艏摇/横摇耦合运动的线性分式变换模型和广义对象状态空间实现,设计了舵减横摇H∞鲁棒控制系统,并用结构奇异值理论对所设计的系统进行了鲁棒稳定性和鲁棒性能分析。通过数字仿真,证明所设计的控制系统具有良好的减摇控制效果和鲁棒性。     

主动式减摇水舱控制系统在船舶模型设计的应用

稳定性是船舶能否正常运行的重要指标,船舶在日常工作时受海风、海浪等干扰作用力的影响,往往会发生横摇、垂荡等不规则运动,如果产生的运动幅度过大,很可能导致船舶倾覆等危险事故。因此,业内研究人员一直将船舶的减摇视为重点研究方向。主动式减摇水舱利用控制系统产生力矩,并抵消船舶发生横摇等运动的力矩,使船体保持稳定,具有结构简单、成本低等优点,广泛应用于各类大型舰船上。本文针对船舶的模型试验过程,开发了一种主动式减摇水舱控制系统,并介绍该控制系统的硬件组成和功能,在Matlab中进行了减摇特性试验。     

基于Matlab的船舶减摇水舱自动控制与仿真研究

稳定性是船舶航行质量的重要指标,远洋航行的船舶受到海风、海浪的影响,往往会发生横摇、振荡等运动。其中,横摇是指船舶在风浪作用力下产生的周期性摇摆运动,甚至会引起船舶发生倾覆等危险事故。因此,船舶工业领域投入了大量的物力、财力开发船舶的减摇装置,常见的减摇装置包括减摇鳍、减摇水舱等。减摇水舱依靠船舶横摇运动的能量使水舱内的水流动,产生的力矩可以有效地降低船舶横摇,具有结构简单、成本低、易于控制等优点,广泛应用于集装箱运输船、科学考察船等。本文针对船舶的减摇水舱,在仿真平台Matlab中研究了减摇水舱的自动控制系统,并进行了减摇水舱的结构优化设计和控制响应的仿真。本研究对改善船舶减摇水舱的自动化水平,提高结构强度有一定的指导意义。     

基于升摇效果分析新型船舶舵减摇潜力

为探究某新型船舶的舵减摇潜力,将该船舶的实际船体参数引入到船舶运动模型中,通过建立的Matlab仿真平台进行模拟仿真,观察船舶在不考虑海浪等环境干扰情况下,不同摆舵幅度和操舵频率对船舶横摇角的影响。根据横摇角的变化特点设计实验方案,探究该新型船舶在舵速限制下能产生的最大横摇角,分析船舶具备的舵减摇潜力。根据实验可知,通过合理的操舵策略,该船舶能够产生较大的横摇角,具备较好的舵减摇潜力。     

基于变结构控制理论的船舶非线性控制仿真研究

为了提高船舶的航行安全性以及航行中的舒适性,设计了舵鳍联合减摇控制器.分析了船舶运动的非线性模型,根据实际情况进行假设,得到了船舶舵鳍联合减摇控制系统的状态方程,把非线性船舶鳍联合控制模型转化为可控正则型;将船舶运动模型看作是由横摇、艏摇、横荡3个子系统构成的大系统,进行了舵鳍联合控制,设计了分散变结构控制器,最后针对这类控制器进行了MATLAB仿真研究.仿真结果表明舵鳍联合控制器能够很好的抑制船舶的横摇和艏摇,并能尽可能大的减小横荡.     

基于变结构控制理论的船舶非线性控制仿真研究

为厂提高船舶的航行安全性以及航行中的舒适性．设计了舵鳍联合减摇控制器。分析了船舶运动的非线性模型，根据实际情况进行假设，得到了船舶舵鳍联合减摇控制系统的状态方程，把非线性船舶鳍联合控制模型转化为可控正则型；将船舶运动模型看作是由横摇、艏摇、横荡3个子系统构成的大系统．进行了舵鳍联合控制，设计了分散变结构控制器，最后针对这类控制器进行了MATLAB仿真研究。仿真结果表明：舵鳍联合控制器能够很好的抑制船舶的横摇和艏摇，并能尽可能大的减小横荡。     

PID控制器在船舶减摇水舱控制器设计与优化的应用

减摇水舱控制系统中的摇摆台控制一般采用PID控制系统,借助PID控制系统的算法优势,传输摇摆角度信号,有效控制减摇。PID系统采用免疫遗传算法,该算法能够建立起数学模型,推理运算出目标函数值,向电液伺服阀输出动作指令,控制船舶横摇。本文分析了PID控制器在船舶减摇水舱控制器设计中的应用,提出优化PID控制器的设计方法,经过仿真实验证实,改进优化的变参数PID控制器能够有效控制船舶横摇角、鳍角速率,提高减摇效率。     

基于万吨溢油回收船的平面被动式减摇水舱优化和模型试验

为进一步掌握平面被动式减摇水舱内水位的变化对减摇效率的影响规律,以某万吨级溢油回收船为研究对象,选择5档水舱水位和无水状态分别进行静水横摇衰减模型试验、规则波模型试验和4级海况下的不规则波模型试验,对减摇水舱内水位的变化对目标船固有周期、阻尼特性和减摇效率的影响规律进行对比分析。研究结果表明:水舱内的水位增加对目标船的横摇固有周期和阻尼系数都有影响;当水舱内的水位在水舱总高的50%以内时,减摇效率随水位的增加而提高;当水舱内的水位在水舱总高的50%~60%范围内时,减摇效率最高;当水舱内的水位在水舱总高的60%以上时,减摇效率有下降的趋势。     

U型水舱在船舶中的垂向布置问题

基于“船舶－被动式U型减摇水舱”系统运动微分方程，分析了U型减摇水舱在船舶中的垂向位置对船舶横摇质量惯性矩、横摇复原系数、横摇固有频率、船舶与水舱的耦合惯性矩等系统方程参数及对船舶横摇运动和舱内液体运动的影响。结果表明，水舱垂向位置高船舶横摇中心越远，由舱内液体引起的船舶横摇质量惯性矩和横摇复原系数越大，船舶横摇固有频率则越小。而耦合惯性矩则随水舱布置高度的变化呈减小的趋势。对于各种不同类型的船舶，存在一个使舱内液体不发生振荡的奇异位置，这时水舱不产生任何的减摇效果，船舶的横摇运动与不安装水舱时相同。利用我校所研制的减摇水舱模型性能摇摆台进行了水舱模型不同垂向布置时的强迫振荡试验，试验结果与仿真结果具有很好的一致性。指出了除水舱固有频率和水舱阻尼外，水舱在船舶中的垂直方向位置也是影响水舱减摇性能和船舶减摇后的横摇运动的主要因素之一，在减摇水舱设计初期应当予以考虑。     

参数频率响应法在"双水舱"系统中的应用

使用两个具有不同固有频率的被动式U型减摇水舱能给横稳心高变化范围很宽的船舶提供很好的减摇效果,本文给出了参数频率响应法,推导了装备两个具有不同固有频率的被动式U型减摇水舱的船舶横摇频率响应函数,分析了影响船舶横摇频率响应幅值的水舱参数。通过仿真详细研究了水舱参数对船舶横摇减摇的影响。研究结果对于双被动式U型减摇水舱的设计具有重要的指导作用。     

浮船坞沉浮自动控制系统的设计和实现

为了提高浮船坞的自动化程度,本文针对某浮船坞,开发了浮船坞沉浮自动控制系统,主要对系统的总体设计、控制程序和监控软件进行了详细阐述。通过在浮船坞上的实际应用表明：浮船坞沉浮自动控制系统能够使浮船坞的沉浮过程更可靠、更快捷、更平稳。     

后勤保障浮式码头耐波性能试验

采用模型试验方法对后勤保障浮式码头耐波性能进行研究。设计浮式码头物理模型和系泊系统模型。采用静水衰减试验，得到浮式码头的横摇和纵摇阻尼。采用规则波（Regular Wave，RW）试验，得到浮式码头的运动响应幅值算子（Response Amplitude Operator，RAO）曲线，并与数值计算模型进行对比，相互验证有效性。采用不规则波（Irregular Wave，IRW）试验，分析浮式码头的运动性能和四点锚泊性能，并与数值计算模型进行对比。结果表明模型试验与数值计算模型吻合较好，可为后勤保障浮式码头设计提供相应的参考依据。     

一种远海油气作业后勤保障的浮式码头概念设计

提出一种基于浮式码头的后勤保障设计，以保障远海油气作业。根据油气作业后勤保障的基本功能需求，对浮式码头的功能体系进行设计，并初步确定主尺度。根据功能模块化体积限制，对船舶进行概念设计，确定浮式码头的主要特性。分析浮式码头的稳定性和系泊要求，对浮式码头概念设计进行数值模型验证。结果表明，浮式码头概念设计可满足我国远海油气作业需求，有望形成一种新型远海油气作业后勤保障的新模式。     

17万吨浮船坞两段建造法水上合拢对接工艺设计

由于船台限制，17万吨浮船坞无法在船台整体合拢。经过技术论证，采取将坞体分为前后两段分别建造，将浮箱甲板以下端部密封后下水，再在水上进行浮态对接；利用对接工装将坞体对接缝处的局部区域与水隔离，再进行焊接。此工艺操作难度较大，特别是前后段坞体对中调整。针对对中难度大的问题，研发快速定位工装，并编制详细的合拢过程控制操作程序，确保水上对接合拢的顺利进行。同时为其它大型船坞或船舶两段建造、水上合拢积累经验，为其它船舶修理改装、水上定位作业施工提供一定的借鉴和指导作用。     

浮船坞供电系统改造的效益分析

中海工业有限公司菠萝庙船厂浮船坞供电系统改造成功，在生产、安全与环保等层面上均取得明显的效益。总结相关的数据可为同类型船厂提供参考。     

船舶水平纵向浮船坞下水分析

通过采用有限元法求解船舶下水过程中的墩木反力变化过程,进而得出浮船坞压载水调节方案。为了进一步检验该模型的可靠性,根据计算模型编写计算程序对50000吨级散货船的水平纵向浮船坞下水过程进行计算模拟,实际结果表明该模型能满足船舶水平纵向浮船坞下水受力分析的精度要求。     

趸船自动平衡系统

在水位落差大的区域,浮码头活动钢引桥会在趸船上长距离移动而引起趸船不同程度横倾。针对这一问题,对趸船平衡进行了研究。采用力学基本原理,介绍一种全新的趸船自动平衡系统,分析了3种不同工况条件下趸船平衡的基本受力原理、趸船自动平衡系统的设计方法以及配重的计算选取原则,并结合工程实例介绍了该系统自动平衡支座及其轨道的设计方法、位置布置原则等若干实际应用中应当注意的问题。     

浮船坞压载水舱容积的计算方法

分析了影响压载水舱容积的因素,对确定浮船坞压载水舱容积的要素进行研究,推荐一种动态计算方法,能迅速、正确地确定浮船坞的主尺度。     

分段型内河浮船坞连接装置设计及结构强度计算

船级社目前还未对分段型浮船坞连接装置制定相应的规范准则.本文研究对象为一艘24m内河浮船坞,在整体式的基础上对结构进行了一定的改造.使用有限元软件对连接装置及其附近区域的浮船坞部分主体结构建模,采用直接计算的方法对该部分进行强度校核,提出了连接装置设置安全和合理的结论,为类似的设计方案提供参考.     

80000t级整体式浮船坞的拖航工程设计

该文以一艘80000t级整体式浮船坞拖航为例,从被拖物的角度对拖航工程设计的步骤及工作内容做了系统阐述;在此基础上,针对浮船坞的特点对浮船坞拖航的技术难点做了进一步的探讨。由于浮船坞的拖航阻力较大,拖力点的选取和拖力眼板的设计便成为浮船坞拖航设计的一项重要工作;鉴于浮船坞的强度校核关乎整个拖航工程的安全,该文利用有限元方法对浮船坞进行了整船有限元分析,既校核了拖航状态下的扭转强度、横向强度和局部强度,也对按规范进行的总纵强度校核做了进一步的验证。坞墙既高又窄的结构特点使得对坞吊进行就地有效封固成为一项特别困难的工作,为了节约将坞吊拆卸再安装的高额成本,对其进行了专门的绑扎设计。