船舶减摇陀螺装置理论探讨及仿真研究

建立了船舶-陀螺系统的运动方程,研究了船舶-陀螺系统的动态特性。针对某一型船,对船舶-陀螺系统进行仿真分析,分析表明配置于该船的减摇陀螺其减摇效果可达70%以上。     

船舶陀螺减摇器减摇性能的全系统数值仿真研究

陀螺减摇器通过高速旋转的转子所产生的一个与船舶摇摆方向相反的反作用力矩而产生减摇效果.目前,对陀螺减摇器的研究通常只涉及到陀螺与船舶的相互作用,不能全面阐明陀螺减摇器对波浪中船舶的真实减摇效果.文中采用理论分析方法对陀螺减摇器的工作机理进行了分析,结果表明船舶在一定的装载状况和工况下,其横摇幅值只与波浪激励力矩和陀螺转子的动量矩有关.采用STAR-CCM+软件,建立了基于三维数值波浪水槽技术的陀螺减摇器-船舶-波浪的全系统流体力学模型,对应用于某拖船上的陀螺减摇器进行数值仿真研究.仿真结果表明：陀螺减摇器在多种工况下均具有显著的减摇效果,减摇率受到陀螺减摇器工作参数、海况参数等因素的影响;在转子转速较高,有义波高、周期及浪向角较小的工况下,陀螺减摇器具有更高的减摇率.     

船舶减摇装置及其应用

文章介绍了不同的船舶减摇装置及其特点、应用情况。指出了船舶减摇装置已由单一减摇装置技术向综合减摇装置技术发展;随着科技的发展,船舶减摇装置将朝着超大型化、超小型化、精密化的方向发展,以满足不同功能船舶的减摇需求。     

减摇陀螺飞轮动力学特性分析

以某型减摇陀螺装置飞轮为研究对象,采用ANSYS Workbench建立有限元模型,对飞轮进行模态分析,计算飞轮自身的临界转速并绘制坎贝尔图;结合飞轮本身的不平衡量,通过谐响应分析方法得到飞轮的稳态不平衡响应曲线。结果显示：飞轮的1阶临界转速为8 732.5 r/min,工作转速低于1阶临界转速的70%,不会产生共振;在不平衡量的作用下,飞轮在202 Hz、218 Hz下会产生明显的共振现象,该频率远高于飞轮的工作转速,因此在飞轮正常工作时不会受到飞轮不平衡量引起的共振。证明该型减摇陀螺装置飞轮设计的合理性,同时对后续同类型飞轮的设计提供仿真参考。     

陀螺减摇器在渔业船舶上的应用探讨

摇摆对渔业船舶有很多不利影响。文中对常用减摇装置在渔业船舶上的应用利弊进行了对比分析,并对在这一类船上应用陀螺减摇器的可行性进行了探讨,期望可以对有意选用这一减摇装置的船东或相关设计人员提供参考。     

特种减摇装置的升力模型优化

减摇鳍是一种特种减摇装置,它在船舶减摇装置中占有重要地位,本文首先对低航速减摇鳍在水中运动所受的作用力进行分析。其次,利用计算流体力学仿真软件Fluent对减摇鳍在低航速状况下进行仿真分析,并利用Matlab拟合出低航速减摇鳍的动态升力模型。最后,对拟合出的动态升力公式进行验证。结果分析表明:拟合出的动态升力公式可以很好的反应减摇鳍在低航速海况下进行主动拍击过程所产生的升力,可以为舰船在低航速海况下设计减摇控制系统提供一定的参考。     

小型船舶减摇装置的最优设计及性能分析

在建立了系统动力学模型的基础上，运用数值优化方法对减摇装置的参数进行了优化设计，得到了减摇装置的最佳频率和最佳阻尼；分析了减摇装置有无时系统的传递函数特性，仿真计算了减摇装置有无时船体对初始横摇角的响应及对外部激振的响应。结果表明，设计的减摇装置对船体的横向摇动有明显的减摇效果。     

船用新型减摇装置水动力性能研究

为保证船上设备正常运行,确保船上养殖品的存活率,船舶的减摇装置对长期系泊在深远海水域进行作业的深远海养殖工船等特种船舶来说具有重要意义。新型Magnus减摇装置是安装于船体两侧的圆柱型装置,通过控制其自身旋转,利用Magnus效应来实现减摇,因其在航行以及系泊状态都能进行减摇,被预测有很好的应用前景。为研究该减摇装置在零航速时的减摇机理,并对其减摇效果进行验证,文章对零航速时该装置的运行状态进行了水动力性能计算,分析升力、阻力和升阻比等结果随摆动角速度及旋转速度变化的规律。研究结果表明:在没有来流的情况下,圆柱的自身摆动也会为Magnus效应的产生提供足够的来流条件,从而实现高效率减摇;在一定范围内,装置的水动力性能受其摆动速度的影响很小;但随着转速比的增大,减摇装置的升力系数先增大再降低,在α=3时升力系数达到最大值,阻力系数和升阻比也呈先增大而后降低趋势,而升阻比在α=1左右达到最大值。     

船用起重机牵引索式减摇装置恒张力控制仿真和试验研究

针对船用起重机在海上作业时吊重产生大幅度的摇摆而无法精准定位的问题,建立了一种配备牵引索式减摇装置的船用起重机吊重系统动力学模型,提出基于线速度追踪的牵引系统恒张力控制方法,应用Matlab/Simulink对中小型和大型船用起重机的动力学特性进行仿真分析,发现吊重系统在受到外界激励时的不对称摆动现象,得到吊重系统的摆...     

高速运动物体砰击水面后的动力学特性研究

基于流-固耦合有限元法,对工程中经常出现的水平方向高速运动物体砰击水面后的动特性建立了三维砰击模型,并开展了相应的仿真、分析研究,得出了高速运动物体砰击水面后的运动轨迹及其动特性.研究成果对工程中诸如民航飞机水上迫降、空投物体的入水特性分析及高速航行的船舶引擎突然熄火后的动特性研究等工作具有十分重要的现实指导意义.     

LNG船液舱温度场及应力场有限元分析

介绍薄膜型LNG船液货舱系统,对147 000 m3薄膜型LNG船在运输过程中,液货舱的温度分布及温度应力进行有限元分析研究。利用大型通用软件ANSYS对液货舱在满载LNG时的温度分布及温度应力进行计算,得出了一些可靠数据及结论。     

船舶交流中压电力系统绝缘故障特性分析与仿真

本文依据现有常见的中压船舶电力系统,建立了船舶交流中压电力网络绝缘故障模型,对其中性点经高阻接地方式下绝缘特性进行了全面的理论分析,主要分析了该接地方式下故障相、非故障相的电流、电压,以及零序电压等特征量与绝缘故障电阻、中性点接地电阻的关系。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真。为今后该系统绝缘监测方法的提出打下了理论基础,同时利用表征的零序电压来计算绝缘电阻的结论具有工程实用价值。