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。     

超深水半潜式钻井平台钻井系统选型配置研究

文章针对超深水半潜式钻井平台钻井系统总体布局及作业工艺,在确定主要技术参数的基础上,对物料处理系统、游吊系统、旋转系统、钻柱升沉补偿装置、隔水管张紧系统、井架及钻台等核心部件的关键参数进行分析计算,提出了适用于超深水半潜式钻井平台的钻井系统配置方案,同时可为超深水海洋钻机设计提供参考。     

并联式主被动升沉补偿系统的非线性分析与仿真

海上平台吊放重物过程中,需要升沉补偿装置进行辅助作业。本文设计一种基于并联液压缸的主被动一体式升沉补偿系统,描述该系统的工作原理与特点。为建立准确的数学模型,对该系统进行详细的运动学和动力学分析,分析过程中充分考虑液压系统的非线性因素。在此基础上,利用Simulink,建立该系统的非线性仿真模型。仿真结果表明,该升沉补偿系统对波浪升沉运动具有良好的补偿效果,所设计的基于并联液压缸的升沉补偿系统对辅助海上作业具有良好作用。     

深水勘察船提取设备波浪补偿系统研究

为减小深水勘察船在勘察作业时受风浪的摇摆和升沉运动对基盘提取设备的影响,根据对3000m深水勘察船工况和结构参数要求的分析、计算,研制了深水勘察船基盘提取设备波浪补偿系统。应用Simulink动态系统的建模仿真功能对该补偿系统进行建模与仿真分析,得出波浪补偿系统位移响应仿真曲线,由仿真曲线可知系统运动范围明显减小,基本能实现基盘的补偿控制,从而降低了船舶的升沉运动对基盘的影响。     

海马号ROV升沉补偿系统张力与压力特性研究

"海马"号4,500m级无人遥控潜水器(ROV)是国家"863计划"重点项目"4,500m级深海作业系统"的主要研究成果,是我国自主研发的第一套大深度ROV系统,最大工作水深4,500m,主要作业功能是进行海底探测、取样以及其他水下作业。在工作过程中,为防止母船在波浪作用下产生升沉运动通过主脐带传递到吊放的ROV等水下设备,研制一套升沉补偿系统以减小升沉耦合运动传导、吸收加速度动力、减少脐带松弛,以改善ROV运动控制条件、防止脐带缆破坏、提高系统作业安全性。本文参考了国内外升沉补偿系统的设计方案并进行了比较,介绍了所设计的被动式升沉补偿器的主要组成部分,通过建立模型、分析计算、以及实验的方式对升沉补偿系统进行了力学特性研究。     

浮式钻井天车型升沉补偿系统摇摆装置设计方案优选

针对浮式钻井天车型升沉补偿系统钢丝绳摇摆装置设计方案选择问题,综合运用层次分析法、变异系数法、灰关联分析和TOPSIS法,研究浮式钻井天车型升沉补偿系统摇摆装置设计方案优选方法。运用层次分析法和变异系数法确定摇摆装置设计方案评价指标的主客观权重,再运用相对熵原理构建一种指标综合权重的计算模型。综合运用灰关联分析和TOPSIS法,建立一种基于相对熵加权-灰色TOPSIS的浮式钻井钻柱天车型升沉补偿系统摇摆装置设计方案优选方法。该优选法原理简单,使用方便,能够较好地解决浮式钻井天车型升沉补偿系统钢丝绳摇摆装置设计方案优选问题。     

大型远洋拖网渔船拖网被动补偿系统的研究

拖网被动补偿系统是针对大型拖网渔船上拖网在作业中保持一定的网型而设计的装置。通过介绍拖网被动补偿系统的方案设计和工作原理,分析补偿系统的受力情况,构建重物位移与船体位移之间的数学模型;以及对补偿系统的重物位移和补偿效率进行仿真分析,从而得到蓄能器的体积和船体升沉的周期对补偿系统的补偿效率影响的仿真曲线,这为相关设计人员对拖网被动补偿系统的设计计算提供了理论指导。     

波流联合作用下双船吊装系统的建模与仿真

参考国内外相关文献,结合双船起吊具体施工过程和力学特性,建立双船吊装系统模型。利用大型水动力分析软件OrcaFlex对双船吊装系统的运动响应进行时域求解,分析波流方向、波高、吊放速度以及吊缆拉伸刚度等因素对吊缆张力和吊物运动的影响。分析结果可作为双船吊装系统吊装作业安全性评估的理论依据,对双船吊装系统在海洋工程中的应用具有一定的参考价值。     

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。     

基于NARX神经网络的船舶升沉运动实时预测方法

[目的]对船舶升沉运动进行预测有助于增强升沉补偿器的补偿效果,减少海浪对作业设备的干扰。为提高升沉预测模型的精度和稳定性,提出一种船舶升沉运动实时预测方法。[方法]基于带外源输入的非线性自回归(NARX)神经网络建立单海况预测模型,利用船舶系统仿真器获取母船升沉运动仿真数据,将NARX模型与卡尔曼(Kalman)模型、普通反向传播(BP)模型的预测结果进行对比。在此基础上,对单海况预测模型进行改进,建立多海况预测模型。[结果]多海况预测模型预测精度较高,且稳定性优于单海况模型,在2～5级海况下的最大预测误差均小于10-4量级。[结论]仿真结果表明,NARX神经网络对复杂海浪环境具有良好的适应性,它的预测速度和精度均优于BP神经网络和传统滤波方法,在高海况下仍可保持高预测精度。     

用于液化气船液罐吊装的结构化吊码分析

优化设计液化气船液罐特有的止浮装置，形成结构化吊码。提出2种液罐吊装方案：采用结构化吊码吊装和采用传统吊码吊装。利用有限元分析软件，对比分析2种吊装方案的结构强度，总结采用结构化吊码吊装的优点及可行性，为后续液化气船的液罐吊装方案提供一种优选的吊码布置方式。     

二次调节波浪升沉补偿液压系统设计

为实现二次调节技术在波浪升沉补偿起重机的应用,分析二次调节升沉补偿原理,提出一种液压系统关键参数设计计算方法,并根据该方法设计出波浪升沉补偿起重机工程样机,样机试验结果表明,针对陆上模拟波浪升沉信号输入,最大位置补偿精度偏差小于10%;相同补偿波浪升沉参数下,负载增加会导致位置补偿精度下降。     

浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性评价方法

为准确评估浮式钻井船钻柱升沉补偿系统的可靠性,保障钻井船安全高效作业,综合运用AHP法、灰关联分析法和模糊理论,研究浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性评价方法。根据浮式钻井船钻柱升沉补偿系统的作业特点和功能要求,建立浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性综合评价指标体系;为更准确地获得各评价指标的权重,在统筹考虑主观赋权法和客观赋权法的优缺点的基础上,综合运用AHP和灰关联度法,确定各评价指标的综合权重;基于模糊综合评价理论,构建一种浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性综合评价方法。应用结果表明：该评价法原理简单,使用方便,为科学评价钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性提供了一种新的有价值的参考。     

基于BP和LSTM组合优化的船舶升沉运动预测

预测船舶升沉运动有助于增强波浪补偿系统的补偿效果,解决补偿系统滞后问题。为提高预测模型的预测精度,提出一种基于误差反向传播（BP）神经网络和长短时记忆（LSTM）神经网络组合优化的船舶升沉运动预测方法。以采用计算流体动力学（CFD）方法获取的船舶在规则波浪作用下的升沉运动和在突发性干扰下的升沉运动为对象,基于PYTORCH框架和LINGO软件,建立以加权方式组合优化BP神经网络和LSTM神经网络的预测模型。研究结果表明,无论是船舶在规则波浪作用下的升沉运动,还是船舶在突发性干扰下的升沉运动,BP-LSTM组合模型的预测精度均高于BP神经网络和LSTM神经网络,有助于提高补偿精度。     

某油缸式主动波浪补偿系统的动态特性分析

基于AMSim仿真平台建立包括液压元器件、气动部件、机械传动部件,以及控制算法在内的油缸式主动波浪补偿系统的机液耦合仿真模型,分析被吊货物质量、吊重钢丝绳长度、主动波浪补偿模式开启时刻,MRU传感器误差等因素对主动波浪补偿吊机补偿系统动态特性的影响,结果表明,在控制方式和外界条件相同的条件下,而货物质量不同时,补偿响应速度和精度的差别很小;钢丝绳长度对补偿精度的影响可以忽略;从非波浪补偿模式切换至波浪补偿模式时,在升沉运动的零位置切换至主动波浪补偿模式切换更平稳快速;提高MRU传感器和气瓶压力传感器精度对补偿精度有利。     

波浪参数对起重船——吊物系统耦合运动响应的影响

基于水动力学势流理论,对起重船-吊物系统进行了水动力建模,分析了起重船—吊物耦合系统在不规则波中的运动响应。对比了波高、波周期和遭遇角等波浪参数对起重船-吊物系统的耦合运动响应的影响。可为起重船吊装作业时海况窗口期选择和运动姿态的控制提供支撑。     

非对称半潜起重平台系泊系统设计与分析

半潜式起重平台具有半潜、自航、重型吊栽功能,可适用于不同风浪条件下钻井平台、导管架模块等海上大型结构组块的建造安装和海上废弃平台拆除等吊装运输作业。由于其浮体结构存在不对称性,有必要对其系泊系统开展设计研究。采用AQW A软件对C M H I-1 6 3-1/2非对称半潜起重平台在典型海况下的系泊系统进行分析,仿真计算表明,该平台系泊系统设计方案能够满足西非海域3m高涌浪条件下的系泊要求。     

基于Adams-AMESim的平台吊机升沉补偿系统联合仿真技术

利用Adams的虚拟样机弥补AMESim的不足,建立基于Adams-AMESim的虚拟样机联合仿真模型,完成主被动一体式平台吊机升沉补偿系统的联合仿真,不同波浪条件下的仿真结果表明该系统具有很好的补偿效果,波浪频率对补偿效果的影响较大,说明基于Adams-AMESim的联合仿真系统能够可靠实现多领域联合仿真,可以为海上平台吊机升沉补偿系统的分析提供良好的虚拟试验平台。     

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。     

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。