ⅡMM-2自行舟桥水上展开的动力学研究

ⅡMM-2自行舟桥属于典型的浮基多体系统,研究将齐次矩阵方法引入浮基多体系统动力学分析,计算了ⅡMM-2自行舟桥静水中展开的横摇响应。     

滚装重荷载应急卸载过程的浮基多体系统动力学分析

在救灾和战争等非常情况下，利用中小型近海滚装渡轮或改装后的渔轮渡海输送重荷载，具有可征用船只数量多和装卸载不依赖吊装设备等优点。缺乏港口屏蔽的海浪环境中重荷载进行滚动卸载时，必须考虑波浪对船的作用和重荷载与船的相互作用。本文通过对船在波浪中所受表观重力和表观浮力的分析，导出波浪作用力矩的计算公式。运用浮基多体系统动力学方法，建立波浪-浮基-重荷载系统的动力学方程。使用标准的龙格-库塔四阶方法进行数值积分求解。考虑海况、船型和重荷载在船上运动参数等因素，计算了各工况下的横摇运动响应。进而给出了重荷载安全快速卸载的驾驶操作要求及相关运动规律。     

港珠澳大桥接头吊装下沉过程的多体动力学分析

为了求解港珠澳大桥沉管隧道最终接头在安装过程中的运动位移,首先,利用ANSYS-AQWA软件建立了接头安装过程的系统水动力模型,得到了不同有义波高和波向下浮吊船的运动响应.然后,基于Kane方法建立了浮吊系统的多体动力学模型,通过编写相应的计算程序,并将浮吊船的运动作为系统的输入,计算得到了不同工况下接头的运动轨迹.计算结果表明:接头在空中和水中的运动位移幅值差别很小;接头的位移幅值随着波浪有义波高的增大而增大;相对于其他波向,波向为0度时,接头的运动位移最大.该理论计算方法及相关结论可以为港珠澳大桥最终接头的安装提供参考.     

滚装船在波浪中横摇时船上滑动重载荷的同步效应

滚装船中车辆等重载荷由于固定装置失效而随船摇荡作自由滑动时,往往由于反复碰撞致使在甲板上作自由滑动的重载荷随着时间增多.由于波浪和内部滑动车辆共同作用,使滚装船的横摇加剧.这是许多滚装船发生倾覆的重要原因之一.本文对由滚装船和两辆滑动车辆组成的浮基多体系统,取滚装船的横摇角和两辆自由滑动车辆在甲板上的横向位移为此系统的三个自由度,运用多体系统动力学方法,建立了系统的动力学方程.以某型海峡滚装渡轮为例,对在两辆车自由滑动和波浪共同作用下的滚装船浮基多体系统的横摇响应和车辆位移响应进行了数值计算,得出了多个自由滑动的重载荷因相互碰撞在舷侧舱壁的约束下随着时间的延长其运动将趋于同步的结论.     

潜水器动态收放缆索过程的动力学仿真研究

调研了解到部分上述高端装备或其他水下平台在水下作业过程中,可能遇到的载荷吊放、载荷拖曳、载荷回收等工况下缆索张力动态非线性变化的问题。基于Ablow提出的缆索偏微分控制方程,通过在采用有限差分法求解过程中动态调整缆索微元的长度进行缆索收放过程仿真,建立了潜水器-缆索-载荷三者间相互耦合的动力学模型,并基于建立的仿真方法对潜水器拖曳载荷进行变深度航行、潜水器变深度直航过程中起吊载荷过程中缆索-载荷系统对潜水器的影响及缆索自身的动态响应特性进行了研究。结果表明：稳定拖曳过程中,由于缆索-载荷系统的阻力,导致速度降低;拖曳起吊过程中的缆索张力变化明显,且缆索张力对收缆的速度变化敏感;拖曳稳定航行段潜水器速度与理论值一致,表明了本文方法的正确性。     

减摇鳍电液负载仿真台H2/H∞控制器的研究

为了提高减摇鳍加载系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,将混合H2/H∞控制理论和线性矩阵不等式(LMI)方法应用于减摇鳍加载系统的设计,将减摇鳍加载系统的性能要求转化为标准混合H2/H∞风控制问题.计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式(LMI)方法所设计的混合H2/H∞状态控制器能在考虑模型不确定性的情况下,有效地提高了系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能,改善了加载系统的各项性能.     

基于多智能体技术的水面无人艇测控系统研究

多智能体技术适合于解决复杂系统的设计.在简要介绍多智能体技术和水面无人艇测控系统的基础上,分析了将多智能体技术应用于水面无人艇测控系统设计的可行性,提出了水面无人艇多智能体测控系统模型和架构设计,并探讨了系统的开发方法.     

船舶操控及锚泊过程的运动数学建模研究

船舶结构的锚泊过程大多采用经验公式进行计算,计算过程较为复杂,且其计算精度往往较差。为提高船舶锚泊力计算精度,本文根据多体系统动力学对船舶锚泊过程进行动力学建模,研究锚泊链张力对船舶运动稳定性的影响,获得锚泊预张力与张力峰值之间的规律。计算结果表明,锚泊系统预张力越大,则船舶的摇晃幅值越小,船舶的平稳性也越好。船舶锚泊过程中,锚泊预张力越大,则对应的锚泊力峰值也越大,对锚泊链的强度要求也越高。     

船舶电站柴油发电机组混合H_2/H_∞调速器的研究

将混合H2/H∞控制理论应用于柴油机调速系统的设计,将柴油机调速系统的性能要求转化为标准混合H2/H∞控制问题.计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式方法所设计的混合H2/H∞调速器能在考虑模型不确定性的情况下,有效提高系统的动态精确度和抑制扰动的能力,改善船舶电力系统频率的稳定性.     

基于H2/H∞调速器的柴油发电机组并联仿真研究

为提高船舶电站柴油机双机并联调速系统的动态精确度,应用混合H2/H∞控制理论设计了柴油机调速系统的设计混合H2/H∞调速器.计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式方法所设计的混合H2/H∞调速器有效地提高了系统的动态精确度和抑制扰动的能力,改善了柴油机双机并联船舶电力系统频率的稳定性及双机之间的负荷均匀分配.     

基于AQWA的旁靠油轮水动力相互作用研究

船舶旁靠系统的水动力响应是一个非常复杂的工程问题,系统中每一个结构的动力响应会受到其他结构的耦合影响。针对两旁靠FPSO和LNG运输船组成的旁靠系泊系统,基于三维势流理论,应用多体水动力学软件AQWA,在考虑两船间水动力相互作用的情况下,计算两旁靠船舶所受到的波浪载荷,并与不考虑两船水动力相互作用的计算结果进行对比分析。结果表明,旁靠系泊系统水动力相互作用是不可忽略的。同时也分析了不同旁靠间距对水动力性能的影响,结果发现旁靠间距只在中高频段时对水动力性能的影响较大。研究结果可为旁靠系统系泊方案的设计和研究提供一定的参考。     

耙吸式挖泥船耙吸管系统的受力分析及仿真研究

为预测耙吸式挖泥船远海施工时耙吸管系统在非静态环境中的多体动力学行为,要求准确分析作用在该系统上的力。详细讨论了主要作用力:在波浪补偿器作用下的缆绳拉力、耙头与海床间的土壤剪切力、作用在耙吸管上的水流阻力及由于压力差在耙头处产生的推动力等。并以耙吸式挖泥船为例,根据得出的作用力数学模型,建立了基于ADAMS动力学分析软件的仿真模型进行验证。仿真结果与实际施工情况非常吻合。     

船舶电站柴油发电机组H2/H∞综合控制器的研究

船舶电力系统的稳定性主要取决于船舶电站柴油发电机组转速和电压的响应特性,转速和电压相互作用,对两者进行综合控制非常必要.本文将混合H2/H∞控制理论应用于柴油机调速系统的设计,将柴油机调速系统的性能要求转化为标准混合H2/H∞控制问题.计算机仿真结果表明,利用线性矩阵不等式方法所设计的混合H2/H∞调速器能在考虑模型不确定性的情况下,有效地提高了系统的动态精确度和抑制扰动的能力,解决了转速和电压的综合控制问题,改善了船舶电力系统的稳定性.     

多自由度拉杆的静力学分析

在有限元分析中,多自由度系统由于是非静定结构,其刚度矩阵奇异,因此不能使用静力学分析方法进行求解。[1]在一些大型机械设备的有限元计算中,常常会遇到诸如拉杆等的多自由度系统,使用传统的静力学计算方法是不奏效的,而使用动力学方法得到收敛的结果,则需要巨大的计算量。大型的工程机械所包含的拉杆、多轮平衡梁行走机构等,都是多自由度系统。但这些机构有一个共同的特点,就是它们都是为了机构的动作需要或减小应力而使