船舶起货机操作管理虚拟仿真实验教学系统的设计与应用

针对“液压甲板机械的操作与管理”实践环节教学效果不佳、实验安全性差等问题,基于虚拟现实技术开发了船舶起货机操作管理虚拟仿真实验教学系统,建立教师端与学生端系统,实现了完善的教学功能,通过“虚+实+虚”实验教学模式实施教学过程,采用动态变化的题目考核学生的知识掌握能力。教学实践证明,虚拟仿真教学系统有利于提高学生的学习效率和确保大型实验项目的安全性。

非惯性系下舰载稳定平台动力学建模与分析

为解决舰船在恶劣海况下产生的大幅度、多维度的不规则摇荡运动,提出了一种6-DOF并联平台隔离舰船运动的方案,并对该方案的动力学特性进行了深入研究。首先,基于矢量关系推导该平台构件在惯性坐标下的速度、Jacobi矩阵和能量方程式,由拉格朗日方程和虚功原理得到其在非惯性系下的显式动力学方程。其次,利用Adams搭建该平台的虚拟缩比模型,采用P-M波谱和响应幅值算子模拟复杂海况下舰船的摇荡运动,基于SIMULINK软件实现MATLAB软件与Adams软件联合仿真。最后,计算分析5级海况下的运动实例,理论结果与仿真结果的驱动力误差在0.11%内,验证了本文动力学模型的正确性,且计算结果表明,平台可分别补偿船舶95.7%、97.7%和87.9%的横、纵和艏摇运动,验证了所提方案的有效性。研究结果对非惯性系下舰载稳定平台的动力学控制具有指导意义。

3UPU-UP并联平台可操作性与工作空间分析

6支链并联平台存在着复杂的位置约束,并且当控制算法失效时对机械结构容易造成损坏,因此,针对一种3UPU-UP并联平台对其进行运动学可操作性与工作空间分析。首先通过矢量法与运动学的分析,得出了3UPU-UP并联平台运动学模型,以此为基础,首次将串联机械臂可操作度的评价指标与3UPU-UP并联平台的机构结构特性相结合,对3UPU-UP并联平台的可操作度进行了计算、分析和可视化处理;并将蒙特卡洛法与正运动学相结合对并联平台的工作空间进行了计算、分析和可视化处理。能够更加直观、完整表述并联平台的可操作度和工作空间。研究成果为3UPU-UP并联平台的设计提供了理论依据并证实其理论上的可行性。

水下机器人回收装置的动力学分析与实验验证

为提高水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)布放回收过程中的效率和安全性,通过以船舶起重机为基础研究了一种不仅可以通过电机自主调节吊笼的姿态而且能够利用绳索减摇使回收过程更加稳定的AUV水面布放回收装置,建立了船-起重机-吊点-减摇装置-吊笼的三维动力学模型,首先通过Adams搭建虚拟样机进行动力学仿真,得出了当利用电机调节吊笼开口方向时4根绳索的拉力的变化和吊笼的姿态变化,然后利用MATLAB联合仿真采用PID控制策略对其进行了减摇的仿真分析,验证了减摇方案的可行性。在已有的理论基础上搭建了实验样机进行了实验验证。结果表明:在受船舶激励的情况下,横摇的减摇效果达70%;纵摇的减摇效果达60%,电机进行姿态调整时各个绳索的拉力稳定能够完成姿态调整,能够有效地完成布放回收工作。可见当AUV靠近吊笼时依靠姿态调整电机进行姿态调整,能保证AUV进入吊笼;当AUV进入吊笼以后本装置有良好的减摇效果,使回收过程更加稳定。

26000载重吨自卸船单点装货装置安装调试分析

针对常规散货船装货时间长、受装货码头基础条件约束严重、对周围环境污染严重等问题,设计了一套横贯整个货舱且安装在主甲板反面的单点装货系统。首先介绍了该系统的主要设备组成,然后分析该系统安装调试方案。实船装货验证:该系统可以在货舱舱口盖不打开的情况下装载货物,降低了对周围环境的污染,且船员通过远程遥控即可完成货物的整个装载过程,船舶不需要掉头或者移泊等。

3_UPU/PU_RRP海上稳定廊桥运动学建模与仿真

船舶航行时会受到风、浪、涌等载荷的扰动产生多维摇荡运动,对船上人员与货物的安全转运构成严重威胁。为此,本文设计一种具有运动补偿功能的海上稳定廊桥。将该系统类比为3_UPU/PU并联机构和RRP串联机构串组成的串并混联机构,分别采用D-H参数法、欧拉角坐标转换法对两者进行正、逆运动学分析,并利用空间几何法推算海上稳定廊桥运动学方程。借助Matlab计算该模型的逆运动学方程,利用Adams验证该运动学建模的正确性,得到该模型各执行机构在其运动空间的位移、角度变化曲线图,为海上稳定廊桥的控制系统设计、动力学分析和轨迹规划等提供理论基础和依据。

筒形大力值惯性式电磁作动器优化及性能分析

作动器是主动控制的重要动力部件,用于船舶推进轴系主动控制的作动器对低频范围的输出力值有较高要求。本文以电磁作动器为研究对象,建立动力学模型,利用Ansoft Maxwell对该电磁作动器进行磁路优化分析,确定该电磁作动器具有最优磁路尺寸。通过电磁作动器仿真计算得到的电磁力大小与实际测试出的电磁力大小基本相等,证实该电磁作动器建模仿真方法的正确性。得到电磁作动器的最佳频率输出范围,说明电磁作动器具有低频大力值输出的特点。该作动器的优化方法及性能分析为船舶推进轴系等结构的低频大力值主动控制提供了理论及技术支撑。

简述海外集装箱码头设备维护保养管理

本文结合海外一集装箱码头设备维护保养工作,通过分析该集装箱码头维护保养团队的组织结构及其各个团队职能、五个方面的安全管理要求、三个方面的质量管理规定、具有海外特色的人力资源管理方法、维护保养团队各班组的进度管理制度、各成本因素叠加的成本管理策略、针对于备件、材料等而进行的仓库管理办法、合同签署前后的合同管理实施等方面内容,结合工程项目管理的相关知识,尝试提出相应提升管理的方法,争取使后续海外集装箱码头设备维护保养工作更加安全、高效。

船舶液压起货机实验监测系统设计与实现

针对目前船舶液压系统实践教学和科研测试等环节中存在设备陈旧、针对性不强、监测手段落后等问题,提出并设计了一套船舶液压起货机教学实验监测系统,该系统采用实际液压系统并辅以实时监测系统。利用Visual C#和Visual C++语言开发了实时监测软件,嵌入基于DirectX技术的三维起货机动画,完成了起货机三维动画监测显示。系统已投入实际的教学实验与科学研究中,实践表明该系统具有运行稳定、扩展性强、效果良好等优点。

吊耳局部有限元建模技术分析

文章中提出了几肿简化处理方法来模拟插销与吊耳的接触.通过有限元计算结果比较,发现提出的简化处理方法与接触算法计算结果接近,且耗时少、操作简单,可以将这些简化处理方法广泛应用于吊耳的有限元强度校核.

舰载特种起重机仿真模型建立

研究了舰载特种起重机系统动力学建模中各杆件的转动惯量问题 ,并通过简单的坐标系齐次变换阵 ,给出了舰载特种起重机杆件转动惯量矩阵在不同坐标系之间的表示方法 ,并以定理的形式给出了转换公式 .在此基础上得到了一种简便易行的拉格朗日舰载特种起重机动力学建模方法 ,应用此方法建立了舰载特种起重机仿真模型 ,通过仿真得到了一组关节轨迹跟踪曲线 ,该组曲线与理论分析的结果相吻合 ,表明了该方法的有效性 .

船用起重机液压缸式主动波浪升降补偿装置研究

主动波液补偿（AHC，Active Heave Compensation）吊机是深水工程作业最重要的船用起重机，其液压缸式主动波浪升降补偿装置能防止吊机的绞车、钢丝绳等过载，增强对所吊货物运动的控制，增加吊机工作的天气窗口。液压缸式主动波浪升降补偿技术是目前国际上最先进的一种波浪升降补偿技术，本文详细介绍了液压缸式主动波浪升降补偿装置的补偿原理、系统组成及工程应用情况。

锚与锚架匹配存放优化设计

锚泊系统是船舶的重要组成部分,该系统的设计成功与否关系到船舶的安全停泊,锚与锚台锚唇和锚架的合理匹配是该系统设计的重点。本文从实际项目建造过程中出现的典型问题展开分析研究,总结出不同形式锚与锚架的优缺点,供各船型的锚与锚架存放方式设计及应用参考。

回转起重机防摇试验台设计与实验

针对回转起重机摆动抑制问题,提出一种吊盘式机械防摇系统,其基本思想是在吊物上方装一个吊盘,通过吊盘阻碍吊物的单摆运动,减小摆动幅度。针对提出的吊盘式机械防摇系统,进行了回转起重机防摇试验台设计与实验研究。防摇实验验证了所提防摇系统的有效性。

基于ANSYS的大型船用升降平台密封性能研究

根据某大型船用升降平台的密封性能要求,对比分析了线密封形式与面密封形式的特点,确定了面密封的结构形式。基于ANSYS软件,采用2D-Model建立了三元乙丙橡胶材料的Mooney-Rivlin模型,分析了密封圈在不同压缩量时的密封性能,得到密封圈的最优压缩量,可为后续密封结构缩比样机的研制及密性试验提供参考。

海上运动补偿混联舷桥的机构学建模

面向高海况下运维船与海上平台之间维护人员的快速安全换乘需求,结合海上运动补偿的特点,设计一种海上混联稳定舷桥,并确定换乘流程。在非惯性系下,基于矢量法、D-H法和旋量速度、加速度理论,建立稳定舷桥机构末端稳定于一点的运动学模型;基于旋量形式的牛顿-欧拉公式,结合D’Alembert原理和虚功原理,建立其动力学模型。数值算例表明,所建模型正确,且通过添加配重,可有效均匀驱动力。

基于专家系统的船舶配载智能控制策略

利用专家系统控制策略的思想,提出船舶装卸载分轮次序的控制原则、约束条件及实现原理。通过控制船舶的浮态提高船舶压载水的速率及排放能力,保证货物装载过程中压载水与货物操作相适应。利用专家系统的反向推理和正向推理相结合多级控制的控制策略,确定了船舶配载方案及船舶装卸载分轮次序,并提供船舶货物装卸载操作每一步的货物装舱顺序、时间及船舶浮态等性能指标,并通过实船计算验证系统的准确性和可操作性。本方法能迅速、准确地确定船舶配载方案及操作步骤,提高船舶的配载效率,避免船舶配载中的盲目性。

几种典型的大型集装箱船导轨结构特性对比及计算分析

以固定装载型式导轨和混合装载型式导轨为研究对象,基于有限元方法分析不同集装箱装载工况对导轨强度和刚度的影响;同时,在相同集装箱装载工况下,对不同导轨的强度和刚度进行对比分析。分析结果可为集装箱导轨的设计优化提供一定的参考。

采取多项措施 提高液压克令吊工作可靠性

一、问题提出 液压克令吊是船舶上普遍使用的一种装卸货设备,它具有起重能力大,操纵方便,耐冲击,制动性能好,安全可靠,装卸货效率高与对货物的适应性好等特点。在我国各大航运企业船舶上使用的各种型号液压克今吊超过千台,中远(集团)总公司所属船舶上各种型号的液压克令吊超过500台。液压克令吊是一种技术含量很高的电、液、机一体化的船舶起货设备。

大型船载起重机作业稳定性优化

为了提高大型船载起重机作业稳定性,提出船载起重机稳定性优化控制方法。提取起重机主梁上下翼缘板厚度特征值,引入设计变量和状态变量,通过数据迭代重新制定翼缘板厚度,改变起重机主梁质量,提出新型起重机矢量场控制方法,将起重机主梁进行二值信息格栅单元分解,通过方向偏离量,控制起重机主梁运行轨迹,利用Ansys软件对起重机进行参数校验,保证应力稳定性,实现船载起重机作业稳定性优化。实验研究表明,与优化前相比,优化后的船载起重机固定角度作业稳定性提高17%,随机角度作业稳定性提高22%,具有鲜明的应用价值。