舰船波浪补偿关键技术研究

海上舰船实施并靠补给的重要作业时,受海上风浪、水动力等因素的干扰,舰船在过驳过程中会产生六个自由度的波浪运动,伴随剧烈的摇荡,易造成货物补给撞击速度过大,偏离着落点,增大事故风险性。为保证过驳作业顺利进行,应采用波浪补偿技术控制摇荡运动,保证重物着舰的稳定性。本文概述舰船波浪补偿技术的原理和分类,并对波浪补偿的关键技术进行详细论述,提高我国舰船配套装备的技术水平。     

波浪补偿技术现状和发展趋势

波浪补偿系统是一种通过主动或被动技术,对由于波浪运动引起的工作母船或者海洋平台上作业设备的不规则运动进行补偿的系统。其广泛应用于海上货物转运、油气田开采、深海采矿、潜器吊放回收等作业领域。本文介绍波浪补偿系统的组成及工作原理,国内外波浪补偿系统的应用、技术研究以及发展现状,并对波浪补偿系统技术的发展趋势进行分析。     

基于模糊故障树分析的船舶纵向补给装置液压系统研究

舰船在执行远距离作战任务时,为了延长舰船的工作时间,保障工作质量,必须要对舰船进行油料、淡水、弹药等方面的补给。由于船舶在海上补给过程中会受到海风、海浪等因素的影响,导致补给船与被补给船之间存在相对运动,这种相对运动具有很大的不确定性,对补给过程的安全性和效率造成不良影响。本文对船舶纵向补给装置进行了研究,建立了纵向补给装置的液压补偿系统,并设计了基于模糊故障树分析的纵向补给装置液压系统。该系统利用波浪补偿原理缓冲波浪产生的冲击力,对提高船舶海上纵向补给装置的稳定性和补给效率有重要的实际意义。     

波浪补偿靠帮吊装装置的设计与分析

海上补给作业需要补给装置具备平稳运输的功能,但由于船舶受到海上风浪的影响,船舶会产生复杂的非线性运动,使得普通的船舶起重机不能满足海上平稳作业的工作需求。为解决此类问题,设计了一种新型的波浪补偿靠帮吊装装置,将普通船用起重机与并联波浪补偿平台结合,完成海上的吊装补给作业。通过对该新型装置的运动学分析与动力学分析,研究结果表明,该新型波浪补偿装置可以在3级海况下对海上风浪引起的船舶运动进行有效补偿,从而保证靠帮吊装工作的可达性与安全性。     

深海作业起重绞车主动波浪补偿系统载荷响应研究

文章对主动波浪补偿系统的补偿原理进行研究设计,并将货物和钢丝绳及补偿器对主动波浪补偿系统的影响建立数学模型以及对货物的静态和动态的参数进行计算分析。另外,应用Simster仿真软件对运动补偿性能进行了仿真和分析,仿真结果表明:主动波浪补偿系统的精度满足系统的响应要求。     

两船波浪中并靠补给相对运动模型试验研究

为了设计和实现一种辅助舰船并靠补给的波浪补偿辅助系泊系统,采用接触式测量方法对波浪中并靠两船的相对运动特性进行了模型试验。在4种不同有义波高情况下,对并靠两船在不同的浪向和波浪周期下三个方向的相对运动幅值特性进行试验研究,得出波浪中并靠两船的相对运动特性。     

一种主动升沉波浪补偿控制系统研究

随着现代海洋资源的开发,各种带波浪补偿功能的离岸起重机大量应用于海上补给、海洋钻井、深海探测与设备安装等领域。通过设计一种基于船体升沉运动的历史数据,对船体升沉运动进行极短周期的预报,然后基于该预报结果,将钢丝绳弹性与系统阻尼等因素纳入考虑范围,设计前馈反馈复合控制算法,通过仿真验证了该设计方案能够实现对负载运动的主动补偿。     

船用起重机波浪补偿技术研究

船用起重机是海上运输物资补给船舶间输转的重要设备,解决因波浪引起的吊运物资相对接收船甲板的升降变速和摇摆对于提高物资补给速度和安全性有重要意义．本文介绍了现有的几种波浪补偿技术及美海军在这项技术领域的部分研究成果,并初步提出一种主动式波浪补偿控制技术．     

舰船锚泊运动与六自由度操纵的数学建模研究

锚泊运动是舰船正常运行时必不可少的运动,当船舶在海上或港口停泊时,都需要借助锚链等进行舰船的定位。由于舰船在海上锚泊时会受到海风、海浪和洋流等作用力,导致锚泊的稳定性、安全性下降,不仅影响舰船的海上定位和作业,还有可能导致严重的事故。因此,研究舰船在多种因素下的锚泊运动具有重要的意义。船舶的锚泊性能与其在海浪中的六自由度运动息息相关,本文利用流体动力学原理建立了舰船锚泊运动的动力学模型,同时建立了非线性波浪力的数学模型,并在此基础上研究了舰船锚泊运动和六自由度操纵运动。本研究主要应用于舰船在恶劣条件下的安全锚泊,并提高舰船的操纵灵活性。     

基于AMESim的被动式作动筒张力器仿真研究

浪、涌等因素给海上航行横向补给带来极大地挑战,波浪补偿装置是解决这一问题的关键装备,因此,有必要对现有的波浪补偿装置进行分析研究。本文在分析被动式作动筒张力器工作原理的基础上,首先对其进行简化处理,并借助AMESim液压仿真软件,建立被动式作动筒的仿真模型。仿真结果表明,如果对被动式作动筒张力器进行合理的参数设置,其波浪补偿效果满足航行补给的要求。     

主动波浪补偿起重机控制系统设计

为实现用于船—船并靠补给起重机的主动波浪补偿功能,文章提出了一种基于双船动态姿态测量的控制方法,并根据该方法设计了控制系统应用于50 t主动波浪补偿起重机。经过工厂试验和海事试验验证,起重机的补偿精度达到了95%。     

船用液压起重机加装波浪补偿装置的研究

该文简要介绍了在现有船用液压起重机上加装波浪补偿装置的工作及其原理、特点及海上进行集装箱补给时应用过程。     

深海作业船体的波浪补偿控制系统设计

在深海打捞作业的过程中,很容易受波浪因素影响,使得作业船体起重钢绳发生断裂的几率较高,增加了安全事故发生几率。针对这一问题,将波浪补偿方法应用于其中十分有必要。然而,传统方式的补偿效率并不高,必须要对新型的补偿控制系统加以设计。本文研究了波浪补偿平台系统的工作原理,并对位移补偿装置加以构建,以确保船舶在海上航行的过程中可以对恶劣的海况予以克服,实际平稳运行。最重要的是,在波浪补偿平台系统的作用下,对补偿控制参数进行补偿。     

主动波浪补偿平台及其试验系统的设计与仿真

补给船在海里工作时受到风浪的影响会发生横摇、纵摇和升沉,这严重影响了工作的平稳性和有效性。为了对补给船的横摇、纵摇和升沉进行补偿,设计了一种基于微惯导传感器的新型主动波浪补偿装置,提出了一种简单准确的波浪补偿值的求解方法,并搭建了六自由度并联主动波浪补偿平台试验系统,最后通过实验仿真验证了该主动波浪补偿装置的实用性和有效性。     

规则波浪中舰船操纵与横摇耦合运动模拟及特性分析

采用六自由度舰船操纵性方程与横摇波浪力矩耦合构成动力学模型,对舰船在规则波浪中的操纵与横摇耦合运动特性进行了模拟研究.其中操纵性方程采用MMG模型,波浪力矩由切片法计算,舰船航向按PD控制.模拟计算了某船正横规则波浪下保持航向的横摇运动,计算结果与单自由度理论结果进行了比较,其幅频曲线与相频曲线两者符合较好,间接证明了耦合构成动力学模型的有效性.在此基础上计算了不同浪向角和航速下的横摇运动,以横摇等值极坐标曲线表征舰船规则波浪中的横摇特性,从而给出了规则波浪下舰船耦合动力学所描述的运动特征.     

舰船波浪稳定性的数学建模与动态分析

在舰船行业发展速度不断加快的今天,各种高性能的舰船为各国间的贸易往来提供了必要保障。但由于海上航程较长,很容易受诸多因素影响而对航行安全性与稳定性产生影响。特别是波浪这一不可抗因素,对于舰船稳定运行的影响程度较大。在这种情况下,要想确保舰船结构强度满足要求且安全,就必须要高度重视舰船波浪稳定性的数学建模作用,进而有效应对波浪载荷影响,在海上航行中保持稳定。基于此,文章将舰船波浪稳定性作为主要研究内容,重点阐述其数学建模方法,并实施动态化分析,以全面推动舰船行业的发展。     

舰船液压起重机波浪补偿消摆控制技术研究

舰船上的液压起重机工作在动态颠簸过程中,很容易受到波浪的影响造成摇摆。为此提出一种小区域分区进化算法来解决舰船液压起重机波浪补偿消摆控制问题。在控制算法中引入排挤因子,利用控制数据中的相互约束作用形成小的控制单元,以此来提高收敛的速度,维持控制过程的快速性,保证控制精度。实验表明,这种方法能够有效解决舰船液压起重机波浪补偿消摆控制问题,保证了船舶机械自动控制的准确性。     

波浪补偿下舰船液压起重机结构优化设计

常规液压起重机结构优化设计应用与波浪补偿下的舰船液压起重机时,存在结构优化能力较低的不足,为此提出波浪补偿下舰船液压起重机结构优化设计。分析波浪补偿下舰船液压起重机整体结构,对液压起重机吊臂结构进行受力计算,对大受力点进行合理优化设计;依托结构力学关系,分析起重机液压缸转角三角形关系,实现舰船液压起重机液压缸转角结构优化设计,完成波浪补偿下舰船液压起重机结构优化设计。仿真试验数据表明,提出的起重机结构优化设计较常规起重机结构优化,结构优化能力提高42.64%,适合波浪补偿下舰船液压起重机结构优化。     

船用起重机主动式升沉补偿控制的研究

对海上作业的船舶运动和起重机升沉运动进行分析、建模,从速度补偿和位移补偿两个方面分析了船舶起重机主动式升沉波浪补偿控制的原理。     

船舶靠绑作业系统试验模拟与测试技术

风浪作用下船舶系泊靠绑进行补给、救生与货物转运等作业是一个非常复杂的过程,在波浪水池中进行模型试验,了解靠绑作业系统的运动和受力特性,必须考虑每一个细节.本文针对系泊靠绑模型试验,重点介绍了缆绳、碰垫非线性弹性特性和系泊缆绳上补偿力模拟与测试方法,以及靠绑船舶的运动响应测试,并给出了部分模型试验结果.从模拟的缆绳和碰垫弹性曲线及系泊缆绳上补偿力试验结果来看,文中所用的缆绳、碰垫和缆绳上补偿力模拟方法是成功的,非接触式光学运动测量系统能方便地进行靠绑船舶运动响应测试,可以应用于今后其他类似模型试验中去.