新型零航速矢量减摇系统研究

针对海洋科研平台、科考船等减摇系统的快速响应性工作需求,在螺旋桨推进器基础上开发了一种零航速矢量减摇系统。本文介绍系统机构设计及其工作原理,结合耐波性计算分析获取船舶横摇规律,采用滑台搭载重物往复移动方式,模拟船舶规则横摇以获得规则波实验条件,并通过船模实验验证该减摇装置作用下的船舶横摇减摇效果。零航速规则波模拟实验研究表明,该减摇装置具有可控性强、易改装的特点,能够大幅提高船舶的耐波性,为后续工程试验船舶上安装该减摇系统奠定理论与实验基础。     

新型零航速矢量减摇系统研究

针对海洋科研平台、科考船等减摇系统的快速响应性工作需求,在螺旋桨推进器基础上开发了一种零航速矢量减摇系统。本文介绍系统机构设计及其工作原理,结合耐波性计算分析获取船舶横摇规律,采用滑台搭载重物往复移动方式,模拟船舶规则横摇以获得规则波实验条件,并通过船模实验验证该减摇装置作用下的船舶横摇减摇效果。零航速规则波模拟实验研究表明,该减摇装置具有可控性强、易改装的特点,能够大幅提高船舶的耐波性,为后续工程试验船舶上安装该减摇系统奠定理论与实验基础。     

海工辅助船可控被动式减摇水舱设计

为减小船舶摇荡,特别是横向摇荡,在提高船舶安全性的同时满足乘客对船舶舒适性的要求,以海工辅助船为研究对象,设计一种可控被动式减摇水舱。按照"双共振"原理,考虑海工辅助船在海上作业时所处的各种环境,以U型可控被动式减摇水舱为基本模型,根据固有周期的经验估算公式,计算出减摇水舱的基本参数,设计轻型海工辅助船减摇装置,并对其效果进行分析。研究结果表明,采用该减摇装置能达到较好的减摇效果。     

船用起重机减摇控制系统设计与试验研究

针对起重机吊重摇摆的抑制问题,设计一种船舶起重机减摇系统,减小起重机作业过程中吊重产生的摆动,对提升起重机的作业效率及安全性有重要的意义。此外,针对带折叠减摇臂式船用减摇起重机装置提出一套控制方案,并通过试验验证其综合减摇效果达到60%以上,充分验证了该控制方案的正确性和可行性。     

波浪对穿浪双体船摇荡运动的影响

穿浪双体船作为一种新船型,逐渐在近海高速客运领域中发挥重要作用。研究穿浪双体船在不同海况条件下的摇荡运动规律具有重要意义。本文采用修正切片法计算某穿浪双体船的纵摇、垂荡以及横摇运动的幅值响应函数,并采用谱分析的方法统计计算其在不同海况条件下的摇荡运动规律,通过零航速时计算结果与试验结果的比较,验证了本文计算方法的正确性。最后,对本文计算对象在不同海况条件下的摇荡运动规律进行了分析。     

油田守护船减摇水舱设计

为提高油田守护船上船员生活的舒适性和安全性,提升船舶的作业效率,要求船舶具有较好的耐波性。以某油田守护船为例,通过为其设计矩形减摇水舱,减小船舶的横摇幅值,适当增大横摇周期,减少甲板上浪,提升船舶的耐波性。阐述矩形减摇水舱的力学模型和设计原理,并根据设计原理给出该型船舶的可自动调节液面矩形减摇水舱设计方案;通过减摇水舱模型试验和船模水池试验,论证减摇水舱对提升船舶耐波性的真实有效性。通过在船舶试航过程中对减摇水舱系统数据进行收集,证明该型船舶的可自动调节液面矩形减摇水舱设计是成功的。     

广义预测算法在综合减摇系统控制器设计中的应用

在综合减摇系统中,由于变量间耦合因素的存在,往往会导致系统达不到最佳控制状态。基于广义预测算法具有自适应、鲁棒性强等优点,将其应用到综合减摇系统控制器设计中,不仅可降低系统内在耦合作用,还能消除因外界随机干扰产生的不利影响。为验证该算法的有效性,对嵌入广义预测算法的控制模型进行跟踪特性分析,并对系统横摇角进行仿真,结果表明基于广义预测算法的控制器具有良好的控制效果。     

船用起重机吊盘式机械防摇系统的设计与试验

受风、浪、流、涌等多种海洋环境载荷的影响,船舶会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和垂荡六自由度运动,船舶的这种基座扰动进而会导致吊重发生大幅度摇晃。针对该问题,提出一种吊盘式机械防摇方案,并搭建船用起重机吊盘式机械防摇系统试验台开展验证试验。进行多组对比试验验证方案的可行性,得到船用起重机吊盘式机械防摇系统在不同绳长和不同基座运动条件下的吊重摆角时变曲线。试验结果表明:在无减摇控制时,主吊索的面外角最大值达到13.6°,面内角最大值达到15.5°;有减摇控制时,主吊索的面外角最大值仅为1.2°,减摇效果达到90%以上,而面内角最大值仅为5.9°,减摇效果也达到60%以上。     

舵减摇仿真研究

本文通过建立船舶操纵运动和周期性摇荡运动的耦合数学模型，进行了舵减摇仿真研究。计算表明，只要适当选择舵角控制函数中的反馈系数，可以在合理的转舵速率和允许的航向变化幅度下取得满意的减摇效果。     

舵减摇系统控制机理研究

本文研究了航行于波浪中的舰船受到的波浪力矩的特性、舰船的横摇运动特性以及舵作为 减摇设备使用的特性,并在此基础之上探讨了舵减摇系统的控制机理,指出了舵减摇系统的控制策略.     

基于矢量螺旋推进舵的新型主动式减摇装置的仿真研究

本文介绍了一种基于矢量螺旋推进舵的主动式船舶减摇装置,并在分析随机海浪的波能谱和波倾角以及船舶运动受力的基础上,建立了随机海浪的仿真模型,利用Matlab对海浪波倾角及有无减摇装置的船舶横摇运动进行了建模及仿真研究,研究表明该减摇装置具有可控性强、易改装的特点,能够提高船舶的耐波性。     

变周期减摇水舱控制与仿真

减摇水舱的设计首先要考虑与船体的适配,同时在设计中要重点考虑水舱的阻尼与周期特性,其中周期特性是水舱最基本的特性参数,适用周期范围越宽,减摇效果越理想。针对变周期减摇水舱的相当长度与一般U型水舱相当长度计算的不同之处——其连通道宽度可调且边舱面积随边舱外壁角变化而变化,通过积分方法推导出了可变周期减摇水舱相当长度的计算公式,提出了一种适用于变周期减摇水舱的估算方法。所设计的变周期减摇水舱采用连通道挡板控制改变周期,避免了气阀控制的时间延迟问题,还可根据船体运动规律调整连通道阻尼挡板以提高减摇效果。以某型船为例,建立了船舶减摇水舱仿真模型。经减摇水舱自由衰减振荡数值仿真方法验证,所提出的周期估算公式可靠。采用该模型研究了变周期减摇水舱的控制方法,结果表明,在其工作范围内,可使横摇角始终保持在8°以内,可以在5.5～18 s的周期范围内有效减摇,大大超过了被动式减摇水舱的工作频带。     

混沌理论和神经网络相结合的舰船摇荡运动极短期预报

舰船摇荡运动具有混沌特性,因而可以应用混沌理论对其进行预报.介绍了混沌时间序列预测原理;建立了基于混沌理论相空间重构技术的RBF神经网络模型,并将其用于舰船摇荡运动预报;通过对某实船纵摇时历的预报计算,证明了采用混沌和神经网络相结合的预报方法,能有效提高预报精度和延长预报时长.     

大型船舶综合减摇系统的研究

本文在分析船舶的综合减摇问题以及船舶主要减横摇装置的优缺点的基础上,针对船舶的减横摇问题,兼顾船舶的静倾问题,提出了可应用于全工况下的船舶综合减摇系统.综合减摇系统是由减摇鳍、减摇水舱和抗静倾平衡水舱组成的.这种综合减摇系统既综合了鳍与水舱的优点,又克服了减摇鳍和减摇水舱各自的缺陷.以高速滚装船为例,建立了"船舶-减摇鳍-被动式U型水舱"系统的运动方程并进行了计算机仿真.通过对仿真结果的讨论和分析得到如下结论:这种综合减摇系统具有良好的减摇能力;在各种航态下(包括零航速)都能达到减摇要求;综合减摇系统的减摇性能远远好于单独使用减摇鳍和减摇水舱的性能.船舶综合减摇系统的提出为大型船舶的综合平衡开辟了新途径,这种设计方法对大型水面舰船、尤其对有舰载机的船舶及两栖作战舰船的综合减摇具有重要意义.     

船用起重机减摇装置设计

针对船用起重机的吊重摇摆抑制问题,设计一种船用起重机吊盘减摇装置,利用2根恒张力减摇索和主吊索在吊盘处形成相对稳定的力的三角形,同时吊盘将减小吊绳及吊重的摆幅。建立吊重在有无吊盘下的运动学方程,在Matlab/Simulink软件中对模型进行仿真分析,对比分析在船舶不同的横、纵摇运动角度下有无减摇装置时吊重的摇摆,结果表明,有吊盘的情况下,吊重的摆角可减小70%左右,通过搭建试验平台进行试验,得到有吊盘时,吊重的摆角可减小60.7%左右,验证了减摇装置的有效性。     

大型浮船坞浮态鲁棒控制分析

以某30000 t举力浮船坞为研究对象,为更好地掌握其横摇运动的特性,分析浮态变化规律。根据浮船坞自身的特点,利用鲁棒控制原理,对其横摇减摇系统进行设计。并且基于灵敏度极小化的思想,对浮船坞横摇减摇控制系统进行仿真。通过分析得到,减摇控制系统对海浪干扰的抑制能力能够达到设定的干扰抑制要求。     

船舶减摇鳍动态负载研究分析

减摇鳍是一种降低舰船横摇运动,提高舰船航行稳定性的有效装置,其基本组成部件包括鳍结构、驱动装置和电气控制系统3部分。为了使减摇鳍的减摇作用最大化,研究减摇鳍的动态负载响应和水动力特性有重要意义。本文建立了船舶横摇的运动学模型,在其基础上开发了船舶减摇鳍电液负载仿真试验平台,并进行了仿真试验平台的性能补偿设计和船舶减摇鳍的动态负载响应仿真。本文有助于提高减摇鳍的流体力学特性,改善减摇鳍的设计水平。     

减摇水舱的固有频率和阻尼研究与试验分析

减摇水舱是一种减小船舶横摇,抵抗横倾的常用装置.设计减摇水舱最重要的两个参数是固有频率和阻尼.目前常用的确定减摇水舱固有频率和阻尼的方法大致分两种:一是利用流体力学理论分析或者经验公式进行计算;二是通过试验的方式来测得.由于减摇水舱内水的流动特性比较复杂,所以理论计算十分复杂,而且得到的结果误差也比较大.经验公式只可作为粗略估计.试验的方式对实验台和船模的硬件要求比较高,而且周期比较长.文章提出了一种利用CFD软件进行仿真计算确定水舱固有频率和阻尼的新方法,并且和水舱摇摆台试验结果进行了对照,证明了其可行性和准确性.     

移动重块式船舶减摇系统研究

船舶在风浪中会产生横摇,有效控制横摇可以提高船舶航行的安全性和经济性.移动重块式减摇系统具有机理简单、控制灵活的特征,对于不同的海况和工况具有很强的适用性,但对控制方案的安全性和最优性有较高要求.本文选择模型预测控制方法MPC构建控制器,成功实现了满足约束条件的最优化控制.案例船模的水池减摇试验充分验证了MPC控制器的有效性和优越性,对移动重块减摇系统的工业应用具有重要借鉴意义.     

一种新型减摇装置的试验与分析

文章提出了一种新型船舶减摇装置－推力鳍,以解决提高船舶在全航速下的减摇能力问题,并研究了鳍浆组合体的结构形式,不同情况下的升、阻力特性;最后依据试验数据分析了船舶在低航速下的减摇能力。