深海电动牵引绞车设计与缆绳张力控制

缆绳拖曳绞车是深海探测领域的必备装备。为改善拖曳绞车深海科考过程中由于海浪、洋流与母船运动引起的光电复合缆绳断裂、磨损、鼓缆等缆绳张力问题,设计一款新型电动双驱绞车,结构包括双驱动牵引绞车、排缆机构和储缆绞车等。其中,牵引绞车包括主驱绞盘和辅驱绞盘,通过速度力矩混合伺服方法协同控制缆绳高低张力,克服了单驱绞盘浮动引起的缆绳磨损弊端。绞车采用Profinet通信解决了串行通信抗干扰能力差的问题。采用光电复合缆绳进行带载收放试验,结果表明,相对于单驱动绞车,双驱动绞车能够有效防止缆绳磨损滑移,衰减张力的同时抑制张力突变,充分保护缆绳。     

应用高模量合成纤维缆的深海调查绞车系统设计研究

随着海洋调查的发展,研究人员往往希望在更深的地方执行更为复杂的调查任务,这对调查仪器及其布放绞车提出了更高的要求。由于调查深度的增加,传统的钢缆因自重大已经不适用,深水调查中越来越多的采用高模量合成纤维缆。本文从深海缆绳的使用特点着手,针对高模量合成纤维缆绳的特性,研究缆绳对深海调查绞车系统设计的影响,可为应用高模量合成纤维缆的深海调查绞车系统设计提供参考。     

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。     

一种稳缆绞车控制系统设计与研究

为了提高海上吊装或风电场吊装,本文设计了稳缆绞车电气控制系统,采用西门子G120电动变频驱动,控制器选用西门子S7-1200。G120设置在转矩控制模式时,绞车工作于随动工况,使缆风绳处于恒张力状态。系统配置一个7英寸触摸屏,可以设置相关参数和显示缆绳张力。系统使用性能稳定,达到了预期效果。     

一种铠装缆绞车控制系统设计与研究

针对现有铠装缆绞车缆绳拉力容易受外界因素干扰,导致控制精度不高,尤其在拉力临界值时,由于拉力的跳变导致张力保护模式和正常模式来回切换等问题。研究提出了铠装缆绞车控制系统工作流程的优化,对拉力信号进行四阶滤波处理。详细介绍了绞车控制系统的硬件设计、软件设计和关键技术处理。同时对绞车系统进行智能化故障监控,达到智能故障诊断的目的。     

作业型载人潜水器通信中继浮标收放绞车的设计研究

介绍了一种适用于作业型载人潜水器收放通信中继浮标的绞车的装置组成、工作原理、驱动参数计算及其液压控制系统。该收放绞车实现了自动排缆,主动放缆,张力保护,被动放缆,承重头锁紧及应急切割功能,确保了在释放回收通信中继浮标过程中载人潜水器的姿态及安全,从而保证载人潜水器在水下的作业安全性和可靠性。     

系泊绞车变频调速系统的设计与应用

文章介绍了国内首次自行设计制造的系泊绞车变频调速系统的组成及基本性能,以及在航道疏浚船上的应用情况,特别对系泊绞车采用恒张力控制的分析更有助于了解变频器的优点,比较了常规液压系统的优缺点,有助于推广和发展船舶用变频调速系统.     

基于组态软件WinCC的深海绞车SCADA系统设计

在深海绞车收放缆绳过程中,缆绳张力受实时海况影响变化范围大,增加了电动绞车收放过程的危险系数。文章设计了深海绞车实时监控系统方案,方案采用Wincc作为监控核心,通过Profinet协议与PLC控制器通信,实时采集电动绞车的运行状态数据及报警信息,并与SQL数据库通信,把采集数据存储于数据库中。该方案既可以实时监控深海绞车的运行状态及报警信息,也可以通过访问数据库,查看深海绞车任一时段收放过程的数据,通过对数据的分析,为深海绞车的报警故障处理及控制方案的优化提供数据支撑。根据实际使用结果表明深海绞车SCADA系统设计合理、运行可靠,满足有关技术指标和使用要求。     

绞车短距离导向轮的自动排缆及润滑

介绍了为解决打桩船吊锤绞车短距离排缆存在的问题,将位于绞车前的导向轮设计成轴向可移动式,满足钢丝绳卷绕时自行排缆的要求。另外,还对导向轮的润滑方式进行改进,取得良好效果。     

基于PLC的深海ROV光电复合缆绞车控制系统设计研究

针对深海超长距离光电复合缆的收放、张力保护、自动排缆等问题,给出一种采用PLC和S120变频器控制的光电复合缆绞车控制系统方案。该方案可在S120变频器的驱动下,实现牵引绞车双摩擦轮同步和负荷分配,储缆绞车恒张力排缆以及自动排缆装置的联合控制。     

带缆水下机器人控制仿真模拟与水动力分析

本文以Fluent多重滑移网格技术对带缆水下机器人系统进行路径跟踪的仿真计算,将收放缆反馈控制与PID算法调节螺旋桨转速的双重控制策略应用于带缆水下机器人系统,并对带缆水下机器人系统升沉运动的控制误差、螺旋桨推力与转速之间的关系、缆绳系统的张力特性以及水下机器人的水动力响应做了分析。文中数值模拟结果表明,双重控制策略下,带缆水下机器人路径跟踪的控制运动较为精确,其升沉运动位移最大误差约为0.2 m;螺旋桨的转速与推力呈正相关性,转速越大,推力也越大;水下机器人沿预定轨迹运动过程中,缆绳系统张力呈现周期性震荡的变化规律,机器人主体受到的水动力荷载与多种因素相关。     

基于AQWA的船载汽车吊装卸过程的吊缆张力分析

为了分析在海洋环境中的船载汽车吊装卸浮体单元过程的吊缆张力变化,利用ANSYS-AQWA软件对运输船上的汽车吊装卸作业过程进行模拟仿真。基于时域响应分析方法,对在不同方向的环境载荷作用下,被卸载的浮体单元处于不同的位置时,计算了吊缆张力随时间变化的情况。计算结果表明:吊缆张力总体呈周期性变化,浮体单元未接触水面时,吊缆张力随吊缆长度的增加而略有减小;当浮体单元接触水面时,由于水面波浪载荷的冲击作用,浮体单元会发生较大的运动,从而导致吊缆张力发生剧烈变化,张力甚至能够达到重物重量的1.25倍;当浮体单元下降到漂浮状态时,由于船体横摇和波浪作用,吊缆张弛变化明显,张力甚至会从0突变到重物重量的0.55倍,这些巨大的冲击对作业的安全极为不利。此外,横浪和斜浪会加剧船体的运动,从而导致吊缆张力变化幅值增大。     

带缆水下机器人转首控制及水动力分析

将缆绳模型与6自由度模型耦合,构建带缆水下机器人数学模型,并通过重叠网格和滑移网格技术模拟机器人的运动和导管螺旋桨的旋转运动。在不同海流作用下对受导管螺旋桨控制的带缆水下机器人转首运动、导管螺旋桨推力特性与海流速度的关系、缆绳受力和机器人水动力性能等进行了分析。数值模拟结果表明,在低海流速度下,带缆水下机器人在导管螺旋桨控制下能完成转首运动,导管螺旋桨的推力会受到海流速度和机器人姿态显著的影响;海流速度对机器人水动力载荷和缆绳的合力也有显著的影响。     

不同系泊模式LNG旁靠超大型FSRU系泊系统设计及水动力性能分析

本文采用规范设计、理论分析和数值仿真相结合的方法,建立LNG船与LNG-FSRU两船旁靠系泊的理论和数值分析模型,对LNG旁靠FSRU码头系泊和软钢臂单点系泊两种典型系泊模式下的转运及卸载作业进行数值分析.同时考虑外部海洋环境风、浪、流组合作用下的综合作业工况,确定FSRU与LNG近距离旁靠作业时系泊设备、缆绳种类、固定式和漂浮式护舷的选型和布置,对LNG、FSRU船的运动特性以及运动过程中缆绳张力和护舷受力开展统计分析,优化系泊系统布置和参数.在系泊系统设计和分析的基础上,根据系泊缆的直径、所受最大张力值,为系泊设备选型提供参考,便于开展码头系泊系统和单点系泊系统布置研究.基于旁靠系泊的设计标准提出LNG-FSRU安全作业的最大允许海况,为LNG-FSRU的运营提供可靠的技术保障.     

尾滑道式船载小艇收放系统的研发及应用

  目的  小艇回收过程是典型的多体相互干扰的动力学问题,纵向滑道回收是常用的回收方式,小艇在大船尾流中快速运动冲向艉部捕捉装置时,受到大船的尾流影响,可能会出现倾覆的危险。  方法  采用粘性流数值波浪水池、重叠网格和六自由度运动等技术,以DTMB 5415为母船,模拟Fridsma型无人滑行艇(以下简称无人艇)快速接近母船过程中的干扰运动。计算分析无人艇在波浪中的运动特性,在此基础上开展波浪中小艇在大船尾流中的运动仿真。  结果  计算结果与试验结果的比较表明计算方法可靠。仿真计算结果表明小艇受大船尾流的影响较为明显。  结论  当小艇运动方向不在大船尾流正中心时,小艇的纵倾和横摇会受到显著影响,最终导致倾覆现象的发生。     

深海作业平台无动力上浮过程水动力分析及运动仿真研究

本文在-180°～0°攻角范围内,对上浮平台的流场进行了研究,结果表明大攻角下扁平体平台的分离流动及涡系非常复杂,从而造成了相应水动力的强非线性。扁平体平台垂直面内的旋转阻尼大,整个上浮过程呈现以攻角变化为主的运动特点,本文提出了在运动方程中采用“变攻角基准状态”的水动力表达方法,即位置力插值,剩余项采用传统增量模式,从而提高了上浮全过程及稳态解的预报精度。上浮运动的系列仿真揭示了抛载重量、抛载位置、初始状态对上浮全过程的影响规律。本文据此对工程上抛载提出了建议。研究结果表明,该深海作业平台无动力上浮过程具有较好的上浮安全性。