减摇鳍装置五十年——“船舶鱼翅”的创新发展

<正>摇摆是产生一系列对船舶有害影响的原因,影响船舶的所有航行性能,而人为减小摇摆最通用、最有效的方法即是在船上使用专门装置,即减摇装置。减摇装置包括减摇鳍、减摇水舱、舵减摇等,而目前公认的减摇效果最好的当属减摇鳍。船舶减摇鳍是人们利用仿生学原理,在船舶的两舷安装的一对类似鱼鳍的装置,并模拟鱼鳍的动作,使航行中船舶产生与波浪扰动力矩方向相反、大小相等的力矩,减小船舶横摇,较高     

利用改进遗传算法进行零航速减摇鳍控制器优化设计

船舶在复杂水面环境中航行时,由于波浪对船体的扰动,船舶在航行时会发生纵横方向上的摇荡等各种运动,由于横摇受到风浪的作用最为明显,对船舶的整体稳定性影响也是最大的。为了有效改善船员在舱室里的生活环境,需要减摇鳍对船舶的摇摆进行抵消,降低其不稳定性。本文对船舶的零航速减揺鳍工作原理进行叙述,并分析其控制模型,通过改进的遗传算法,优化减揺鳍的控制器参数,同时设计虚拟的海洋运行环境,对减摇鳍的控制效果进行仿真,使减揺效果达到最优。     

JQA-7型减摇鳍转鳍故障实例

正0引言减摇鳍是船舶的新型减摇装置,在大风浪天气下能够改善船舶的稳定性,大大提高船舶的安全性和舒适性,为救助船舶在恶劣的海况下提供较为稳定的海上救助环境。本人对某救助船舶JQA-7型减摇鳍装置的转鳍故障进行分析,剖析故障原因,并结合实际情况加以排除,对故障处理方法提出建议。1 减摇鳍装置组成与控制原理1.1 基本组成减摇鳍装置主要由执行机构、鳍、液压机组和电控设备等组成,见图1。转鳍系统由电控系统、电液控制阀、油泵变量     

鳍/被动水舱联合减摇理论研究

本文在综合分析减摇鳍与被动减摇水舱两种减摇装置的优缺点的基础上,考虑某些特殊用途的船舶以及一些大型的军用舰艇在全航速下对船舶平衡要求较高的情况,采用了一种优良的全航速下的减摇方案--减摇鳍与被动水舱联合减摇装置.这种减摇装置将减摇鳍与被动水舱有效结合,有效地克服了减摇鳍与被动水舱的缺点,同时也放宽了对鳍静特征数的要求,这对于装有不可收放式减摇鳍的船舶具有实际意义.针对上述联合减摇装置建立了船舶/减摇鳍/水舱的数学分析模型,并进行了分析讨论.通过对一实船的理论计算,结果表明:鳍/被动水舱联合减摇方案与其它减摇装置相比有明显的优越性,这种装置弥补了减摇鳍和减摇水舱具有的缺点,为船舶减摇提供一种减摇的方法.同时,可在此基础上增加装置的功能,达到一定的经济性.     

JQ-8型减摇鳍装置放鳍故障实例

正0引言减摇鳍装置可以在船舶大风浪航行时减小船横摇角,提高船舶适航性,为船上的其他仪器设备提供良好的工作环境,并且能够改善船员的工作、生活条件。对于收放式减摇鳍,首先必须确保各鳍能顺利从鳍箱放出,才能使其对船舶产生减摇作用。某船JQ-8型减摇鳍装置在某次机旁放鳍时,当按下"机组启动"后减摇鳍电机油泵运行正常,按下"系统工作"按钮进入放鳍程序后减摇鳍收放缸活     

减摇鳍在锚泊状态下的应用及其试验研究

将减摇鳍的应用范围拓展到锚泊状态,以提高船舶在零、低航速下的耐波性。在前期理论研究的基础上,先进行了减摇鳍在锚泊状态下的生摇试验,确定了主动急拍的运动方式,以提供足够力矩强迫船舶摇摆。然后,为了将该力矩应用于减摇,针对锚泊状态下鳍角和升力的相位关系,设计了基于RBF神经网络的锚泊减摇鳍控制器。应用该控制器,进行了船模和实船的减摇试验,验证了设计的控制器减摇的有效性。试验结果可为常规减摇鳍的锚泊减摇改造提供参考。     

装减摇鳍的船舶在不规则海浪中横摇的理论计算

对于排水量1000吨以下的船舶,减摇装置的设计常常碰到最大稳定作用同减摇装置尺寸以及在船体结构上引起的扭矩之间必要的综合问题。本文给出减摇鳍装置工作在鳍角超过饱和点情况下的横摇性能计算方法,并分析了两艘装减摇鳍的船在波浪中的试验结果同理论计算结果的对比,通过理论与实际的比较说明这一方法在选择减摇鳍尺寸以及本装置在船上的布置将是有意义的,并可用来预报装减摇鳍的船舶在不规则海浪中的横摇运动性能。     

减摇鳍控制策略优化

横摇是对船舶航行影响最大的运动,为减少船舶横摇人们发明了各种减摇手段,减摇鳍是其中最有效的一种.为提升减摇鳍的减摇效果,探索更优化的减摇鳍控制方法,文章主要研究减摇鳍的鳍角反馈与升力反馈之间的区别.研究结果表明:采用升力反馈可以避免采用鳍角反馈控制减摇鳍时在鳍角与升力计算中所产生的映射误差,避开了鳍角与升力间转换的不确...     

船舶减摇鳍自动收鳍及保护改进研究

救助船舶靠泊码头或其他船只时,减摇鳍装置自动收鳍保护。通过对减摇鳍原理及电路图的分析,并从船舶实际情况出发,对减摇鳍收鳍保护报警完成了改进。本文综述减摇鳍装置收鳍保护改进过程。     

船舶在纵向波浪中运动的控制方法

船舶主动减摇是目前亟待发展的船舶减摇技术。本文基于船舶在波浪中运动理论,运用MATLAB编程求解带主动减摇鳍的船舶在纵向波浪中的升沉和纵摇运动响应,并据此研究文中给出的主动鳍控制方法减摇效果。通过分析某深V型快速渡轮算例,可以得出明显减摇效果。     

船舶主动式减摇鳍的分布定位设计

船舶减摇鳍的使用工况包括航行状态和零航速状态,当船舶在航行过程中,减摇鳍与流体发生相互运动,在减摇鳍表面产生抗倾覆力矩,保证船舶的航行稳定性;当船舶处于零航速状态下,由于海浪、海风等干扰力矩的作用,同样会使船舶发生横摇、纵倾等运动,因此也必须进行减摇控制,此时船舶的减摇是利用机械结构使减摇鳍运动,产生抗倾覆力矩。本文针对船舶横摇和减摇鳍的流体动力学特性进行系统的建模,分别从主动式减摇鳍的翼型、形状、分布定位等内容进行展开,有助于提升现有船舶减摇鳍的设计水平。     

船舶减摇技术现状及发展趋势

传统的船舶减摇装置包括减摇鳍、减摇水舱、舵减摇、减摇陀螺、减摇重块等,本文介绍了这些传统的减摇装置的发展现状及近年来出现的新型减摇装置,包括零航速减摇鳍、舵鳍联合减摇、舱鳍联合减摇、Magnus效应回转轴减摇、减纵摇、船舶姿态控制系统等,并对未来的新型减摇装置进行了预测。     

减摇水舱性能试验摇摆模拟台阻尼力矩的模拟研究

减摇水舱性能试验摇摆模拟台是根据相似准则建立的一种模拟在波浪作用下船舶横摇运动的试验装置。为使摇摆模拟台能够模拟各种类型船舶的运动，要求模拟台的转动惯量、阻尼力矩和波浪干扰力矩都是可调节的。利用硬件方法模拟阻尼力矩具有许多不确定因素，很难保证模拟的阻尼力矩值与要求的阻尼力矩一致，这给减摇水舱性能预报带来诸多困难。本文提出了一种利用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法，仿真分析和试验结果表明该方法能够模拟各种船舶的阻尼力矩，满足模拟台阻尼力矩模拟要求。     

零航速下变鳍型减摇鳍升力模型研究

升力数值的大小直接影响零航速下船舶减摇效果。为产生足够升力实现船舶在零航速下的有效减摇,提出了基于变形鳍的零航速减摇鳍设计方法。基于势流理论和旋涡作用力理论对变鳍型减摇鳍在零航速下升力进行分析,给出了升力解析表达式。通过计算流体力学软件Fluent对变鳍型减摇鳍进行升力数值计算。最后将Fluent计算结果与解析表达式结果对比,升力值基本吻合,验证了该种升力分析方法的正确性,为零航速下减摇鳍的设计提供了理论支持。     

我国最小减摇鳍研制成功

目前国内最轻、最小的减摇鳍装置日前在七0四所在其专利产品——轻小型减摇鳍的基础上研制成功。结构上采用一台机组控制一对鳍，应用电液比例控制技术，具有体积小、重量轻、可靠性高操作简便的优点。在鳍组设计上，摒弃了以往的非收放式减摇鳍的鳍轴主轴套筒镶嵌在鳍的外板中，而采用了主轴套筒与鳍外板焊接为一体，鳍外板与主轴套筒线型一致，解决了因鳍面积小而无法装配鳍轴的难题，具有航行阻力小、减摇效果好、升力大、功率小、抗污染强的优点，更适用于公务艇、游艇、巡逻艇等高速小型船舶。     

基于Matlab的船舶减摇水舱自动控制与仿真研究

稳定性是船舶航行质量的重要指标,远洋航行的船舶受到海风、海浪的影响,往往会发生横摇、振荡等运动。其中,横摇是指船舶在风浪作用力下产生的周期性摇摆运动,甚至会引起船舶发生倾覆等危险事故。因此,船舶工业领域投入了大量的物力、财力开发船舶的减摇装置,常见的减摇装置包括减摇鳍、减摇水舱等。减摇水舱依靠船舶横摇运动的能量使水舱内的水流动,产生的力矩可以有效地降低船舶横摇,具有结构简单、成本低、易于控制等优点,广泛应用于集装箱运输船、科学考察船等。本文针对船舶的减摇水舱,在仿真平台Matlab中研究了减摇水舱的自动控制系统,并进行了减摇水舱的结构优化设计和控制响应的仿真。本研究对改善船舶减摇水舱的自动化水平,提高结构强度有一定的指导意义。     

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。     

船舶陀螺减摇器减摇性能的全系统数值仿真研究

陀螺减摇器通过高速旋转的转子所产生的一个与船舶摇摆方向相反的反作用力矩而产生减摇效果.目前,对陀螺减摇器的研究通常只涉及到陀螺与船舶的相互作用,不能全面阐明陀螺减摇器对波浪中船舶的真实减摇效果.文中采用理论分析方法对陀螺减摇器的工作机理进行了分析,结果表明船舶在一定的装载状况和工况下,其横摇幅值只与波浪激励力矩和陀螺转子的动量矩有关.采用STAR-CCM+软件,建立了基于三维数值波浪水槽技术的陀螺减摇器-船舶-波浪的全系统流体力学模型,对应用于某拖船上的陀螺减摇器进行数值仿真研究.仿真结果表明：陀螺减摇器在多种工况下均具有显著的减摇效果,减摇率受到陀螺减摇器工作参数、海况参数等因素的影响;在转子转速较高,有义波高、周期及浪向角较小的工况下,陀螺减摇器具有更高的减摇率.     

减摇鳍鳍角反馈失真分析

鳍角反馈装置是收放式减摇鳍装置的一个重要组成部份,它实时地将鳍的转角信号反馈到控制系统;再由控制系统将收到的反馈信号与陀螺仪检测到的横摇角速度信号进行分析、处理后,发出新的转鳍指令,进行动态调整,以达到最佳的减摇效果.所以鳍角反馈装置的精度直接影响减摇鳍装置的减摇效果,是收放式减摇鳍设计的重点.文章从鳍角反馈装置的工作原理、机构的组成和实例数据分析,以及各结果对照等几方面进行研究分析,结果表明,鳍角反馈装置的曲柄滑块机构设计合理、有效的,其失真度也控制在理想范围之内.     

装有两对鳍的减摇鳍耦合系数计算及减摇仿真

在提出装有两对鳍的减摇鳍船舶横摇模型的基础上,根据前后鳍水动力干扰影响的存在,提出了前后鳍耦合系数,然后通过应用离散涡格法来计算前后鳍鳍上耦合系数,并由装有两对鳍的船舶横摇模型,考虑到前后鳍耦合系数,对船舶进行减横摇仿真。