Influence of sway motion on passive anti-rolling tank

The passive anti-rolling tank is one of important ship stabilizers widely used today. But at present, research of the tank is most aimed at its rolling movement. In this paper, the influence of sway motion on the passive anti-rolling tank is considered, the mathematical model of ＂ship-passive antl-rolling tank＂ system coupled with sway motion is developed basing on the U-shaped passive anti-rolling tank theory. Both simulation results and experimental data indicate that it is necessary to consider the influence of sway motion on the anti-rolling tank, which is more agreeable to the actual circumstance.

球形储液罐液-固耦联地震反应及减振方法

为了减轻球形储液罐在地震灾害中的损失,基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动的1000m3球形储液罐有限元模型,研究了球形储液罐的地震反应以及液体晃动对地震反应的影响,结果表明支撑体系是球形储液罐的薄弱环节,为此通过引进被动控制技术和改变支撑角度的措施研究球形储液罐的减振方法.数值分析结果表明,被动控制技术对球形储液罐具有较好的减振效果,改变支柱支承角度可以有效提高球罐的抗震性能.

船舶可控被动式减摇水舱的试验研究

可控被动式减摇水舱是一种新型高性能的船舶减摇装置,它是对被动式减摇水舱的一种改进。通过对气体的受力进行分析,推导了气阀的控制方程,在查德惠克U型被动式减摇水舱理论的基础上,建立了“船舶—可控被动式减摇水舱”系统的数学模型,推导了最佳控制策略的理论依据,当横摇角度与边舱液位的相位差成90°时,可控被动式减摇水舱能够得到最大的减摇力矩,减摇效果最佳。通过摇摆台试验确定了水舱模型的固有周期,实现了气阀开启和关闭的最佳控制问题,为实船装备可控被动式减摇水舱提供了试验数据和参考依据。

可控被动水舱研究

可控被动水舱是一种新型的减摇水舱，它可克服传统被动水舱的缺点，在任何海况下都能较有效地减缓船舶的横摇运动。本文讨论了可控被动水舱的理论分析方法。数值计算结果表明，它与摇摆试验台的模型试验结果具有良好的一致性。

可控被动式减摇水舱的建模与仿真

通过对气体的受力分析,推导了气阀的控制方程。在查德惠克U型被动式减摇水舱理论的基础上,建立了“船舶-可控被动式减摇水舱”系统的数学模型。研究了气阀最佳控制策略的理论依据,并运用常规控制策略和最佳控制策略对规则波和不规则波作用下的“船舶-可控被动式减摇水舱”系统进行了仿真研究。仿真结果表明,采用最佳控制策略对气阀进行控制,能够取得理想的减摇效果。可控被动式减摇水舱只要控制气阀的时机得当,在非谐摇区尤其是低频段区域能有效地减小船舶的横摇运动,比被动式减摇水舱有更宽的减摇范围。

可控式被动减摇水舱最佳相位PD控制策略研究

在"船舶-可控式被动减摇水舱"系统数学模型的基础上,综合船舶横摇运动信息设计最佳相位PD控制器,并对可控式被动减摇水舱气阀的开启和关闭进行控制。在不规则波下的仿真结果表明,与常规控制相比,采用最佳相位PD控制策略能够取得更好的减摇效果,最大程度上发挥可控式被动减摇水舱的减摇能力。

单目图像中姿态角估计的坦克目标测距方法

为了克服经典成像测距对相机姿态和视差信息依赖的问题,以观瞄发控装置的电荷耦合器件获取的单目图像为研究对象,提出了基于姿态角估计的坦克目标测距方法.该方法首先利用多级尺度不变特征变换匹配算法实现目标姿态角的快速估计,获取与当前目标姿态偏差最小的模板;然后利用该模板和目标图像模拟立体视觉,建立不依赖于相机姿态和视差的单目测距模型.该模型在远距离测距和小角度偏差的前提下,将模板中的匹配特征点投影到等效平面世界坐标系中,建立被测坦克图像点及其空间点的映射关系,将测距问题转化为对相机外参量的标定,从而求解出相机中心到坦克中心的距离.采用200m到2 500m范围内的坦克验证测距方法的性能,对测量误差随距离的变化规律进行分析,并将其与不同射程时导弹末制导交班的最大容许误差进行对比.结果表明,该方法适用于观瞄发控装置获取的任意姿态图像,实现了野战条件下单兵反坦克武器系统的远距离、快速测距;测量结果中相对误差小于4.9%,绝对误差小于87.7m,满足导弹各个射程的最大容许误差的要求.

基于被动式PD控制策略的“双水舱”减摇系统研究

被动可控式U型减摇水舱利用气阀开关控制水舱内液体运动,使之与船舶横摇运动保持π/2相位差。文章针对在随机海浪下水舱被动控制中存在的问题,提出了由两个被动可控式减摇水舱组成的被动可控式双水舱减摇系统,文中对双水舱系统的数学模型及系统设计方法进行了研究,并提出利用不同的船舶横摇信号分别控制两个水舱内液体流动的被控式PD控制策略。以高速滚装船为例,对双水舱系统进行了计算机仿真,仿真结果表明被动可控式双水舱系统在更宽的海浪干扰频率范围内具有更好的减摇效果。

基于GPC的气控被动式减摇水舱研究

在建立减摇水舱内气体和液体两相流动的运动模型基础上,研究了水舱顶部气体连通道的截面面积大小与水舱内液体振荡参数之间的关系。利用广义预测控制(Generalized Predictive Control,GPC)对水舱内液体运动参数进行在线滚动寻优计算,并通过调节截面开口大小实现参数的调节,以此控制水舱内液体的流动,使之与船舶横摇运动相适应,对抗外部海浪干扰。仿真研究表明,与传统的开关式气阀控制策略相比,新的控制策略可以明显提高被动可控式减摇水舱的减摇效果,在较宽的频率范围内对船舶进行有效减摇。

可控被动式减摇水舱气阀控制规律研究

可控被动式减摇水舱是对被动式减摇水舱的一种改进.文章在可控被动式减摇水舱系统数学模型的基础上,推导了最佳控制相位的理论依据,并对气阀开启和关闭时刻的选取进行了研究.对不规则波的仿真结果表明,根据船舶的横摇角速度进行气阀控制,满足最佳控制相位是行之有效的,它使可控被动式减摇水舱的减摇能力最大,减摇效果更佳.

可控被动式减摇水舱气阀控制规律仿真研究

可控被动式减摇水舱是世界上成功使用的减摇装置之一,气阀控制规律是决定可控被动式减摇水舱减摇效果的关键因素。本文推导了最佳控制相位的理论依据,对气阀开启和关闭时刻的选取进行了详细研究。对不规律波作用下的“船舶-可控被动式减摇水舱”系统进行仿真研究,结果表明控制规律是行之有效的,在各种浪向和航速下都能够获得较好的减摇效果,从而最大限度地发挥了可控被动式减摇水舱的减摇能力。

储液罐晃动响应的被动控制方法研究

为解决采用常规被动控制技术难以降低储液罐晃动响应的问题,提出一种在隔震储罐中增设黏滞质量阻尼器(Viscous Mass Damper,简称VMD)的被动控制方法。基于储液罐的两质点简化模型,采用动力时程分析方法,对固定储罐、隔震储罐和增设VMD隔震储罐3种储罐的地震响应进行比较分析,并考虑VMD特征参数的影响,对储罐晃动响应被动控制方法的效果进行验证。结果表明:采用所提出的被动控制方法,不仅能够更加显著降低地震作用下储液罐的基底剪力和有效控制基底位移,避免隔震支座的剪切破坏,而且能够有效降低储液罐上部液体的晃动响应,避免过大的晃动响应所导致的罐顶破坏或储液外溢等问题。

基于自适应GPC的舵和水舱联合减摇系统研究

在研究了舵和水舱联合减横摇控制方法的基础上,建立了广义预测控制(GPC)的预测模型,用递推最小二乘法在线估计预测模型参数,求出使船舶横摇角广义稳态方差最小的控制律,用传统的开关式气阀控制,使水舱产生对抗海浪干扰的力矩;接着运用kalman滤波算法在线估计参数,用LQG方法使航向舵控制减摇。仿真结果表明,这种控制策略能够在较宽的频率范围内对船舶有效减摇。

可控被动式减摇水舱的建模与气阀控制规律研究

基于查德惠克被动式减摇水舱理论,分别建立了单侧气阀和两侧气阀控制的可控被动式减摇水舱系统数学模型.推导了最佳相位关系和气阀控制规律的理论依据,对不规则波作用下的可控被动式减摇水舱系统进行了仿真研究.仿真结果表明,水舱内水的流动与船舶横摇运动基本符合最佳相位关系,气阀控制规律是可行的.通过对单侧或者两侧气阀进行控制,都能够使水舱内水流的振荡周期及时地适应变化的横摇周期,两侧气阀控制的减摇效果要优于单侧气阀控制.

装有悬吊式水箱建筑结构的减震分析

将安装于建筑物顶部的水箱设计成为悬吊式水箱,利用水箱中水的振动和水箱摆动耗能来减小建筑结构的地震反应.建立了体系的分析计算模型,并推导出了其动力反应的运动方程;探讨了此装置对建筑结构减震的有效性.并给出了在3条地震波作用下的时程分析结果.表明此装置对结构的相对位移和加速度均有很好的减震效果.

可变周期被动式减摇水舱设计与仿真研究

[目的]针对半潜船在不同工作状态下横摇周期变化大的特点,设计一种周期可调的被动可控式减摇水舱,通过控制水舱内T型挡板的高度来改变水舱的固有周期,从而达到与船舶横摇周期匹配、较好的减摇效果。[方法]首先,通过计算流体力学软件分析T型挡板布置对水舱固有周期的影响,并对水舱进行优化设计;然后,为了适应半潜船在不同工作条件或不同遭遇频率的海浪,通过自回归(AR)模型对船舶横摇周期进行预报,根据预报的横摇周期调整升起挡板的数量,并对所设计的水舱进行仿真。[结果]仿真结果表明:所设计的水舱能够适应半潜船不同的工作状态,效果良好。[结论]改变T型挡板的数量能够在一定程度上增大水舱的固有周期,并且通过控制挡板可以使其与半潜船横摇周期相匹配,从而更好地适应横摇周期变化较大的船舶,为其提供良好的减摇能力。

海洋工程船U型减摇水舱设计

采用经验公式及设计经验相结合的方式研究U型减摇水舱在初期阶段设计的过程。首先对U型减摇水舱的工作机理、减摇水舱参数、固有周期进行分析,研究U型被动可控式减摇水舱的特点,然后对其适用船型、布置位置、设计约束条件、效果评价等方面进行研究,提出一种对被动可控式减摇水舱的设计流程,最后举例设计并验证目标船舶的减摇水舱设计。

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。

U型减摇水舱实验研究

本文讨论U型减摇水舱模型的摇摆台实验。通过实验确定了水舱模型的重要特性参数 ,很好地解决了实现U型减摇水舱最佳控制的关键问题 ,并用实验结果验证了水舱模型的减摇效果。