基于液压控制技术的船舶自动应急抗倾覆装置设计

船舶在航行过程中受到波浪影响容易发生倾覆事故,对人员安全造成极大威胁。本文在研究Conolly船舶横摇模型的基础上,提出一种基于液压控制技术的船舶自动应急抗倾覆装置的设计方案,使用减摇鳍来降低船舶的横摇幅度,并通过DSP控制器+Conolly船舶横摇模型的闭环控制方案实现船舶自动应急抗倾覆的目的。通过升力传感器、行程反馈和角度反馈的信号,然后计算出最优的控制信号发送给液压缸并驱动减摇鳍,产生与船舶横摇方向相反的力矩,系统能够动态响应海况变化和船舶运动,对自动应急抗倾覆装置进行仿真,结果表明,系统具有较好的适应性和实时性。

基于CFD的汽车运输滚装船参数横摇与减摇研究

为探究船舶参数横摇发生条件,以一艘汽车运输滚装船为研究对象,采用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+建立虚拟水池并进行数值模拟。通过模拟静水中船舶横摇自由衰减,计算出船舶的横摇固有周期;采用控制变量法分别探究波高、波长、航速和遭遇频率等对船舶参数横摇的影响;为该船设计并搭载减摇水舱,分析减摇水舱对参数横摇的抑制效果。结果表明:在迎浪规则波中,当波浪达到一定高度,且波浪遭遇频率为船舶横摇固有频率的2倍时,该船的参数横摇最为剧烈;当减摇水舱固有周期等于该船的横摇固有周期时,减摇水舱对参数横摇现象有较好的抑制效果。

U型减摇水舱的流体动力特性分析及控制系统设计

船舶的减摇控制一直是船舶领域的重要研究方向,减摇水舱利用水舱液体的重力产生抗摇动力,提高船舶的稳定性。常见的减摇水舱包括主动式减摇水舱和被动式减摇水舱2种,被动式减摇水舱没有控制系统,只能借助舱内水体的惯性进行减摇;主动式减摇水舱具备舱内水泵控制系统,可根据外界环境特征,控制舱内水体的运动,具有更好的减摇效果。主动式减摇和被动式减摇水舱的结构以U型结构为主,本文研究主动式U型水舱的流体动力学性能和控制系统,详细介绍了控制系统构成和仿真过程。

嵌入式控制技术在减摇鳍自适应控制器的应用

大型船舶在恶劣气象条件下航行,受风浪导致的倾覆力矩影响,船舶的横摇运动非常剧烈,当横摇运动超过船体自身的平衡位置时,很容易出现船舶沉没等严重事故。为了提高船舶在风浪条件下的稳定性,通常将减摇鳍作为一项行之有效的技术。减摇鳍在海浪作用下会产生抗倾覆弯矩,提高船舶稳定性。本文分析船舶减摇鳍的工作原理,基于嵌入式技术开发了一种可调节船舶减摇鳍控制器,并详细介绍了自适应控制器的原理。仿真结果表明,该系统能够有效提高船舶横摇运动的稳定性。

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。

减摇鳍-减摇水舱综合减摇实验装置的研究

采用了减摇鳍-减摇水舱综合减摇的数学模型,对综合减摇数学模型在实验装置上的实现方法进行了分析。通过用软件模拟船舶横摇阻尼力矩的方法可以实现台架模拟船舶的横摇运动,通过对船舶-水舱系统数学模型的分析,可用近似二项式替代的方法来简化船舶-水舱系统数学模型,并通过仿真选出了较理想的近似参数值,使综合减摇数学模型在实验装置上的实现成为可能。通过对综合减摇理论数学模型和综合减摇实验装置模型的仿真分析,可以看出两者有较好的相似性,说明用文中综合减摇实验装置来模拟综合减摇系统的实现方法是可行的。

船舶减摇技术研究进展

综述船舶常用减摇装置的研究现状,指出单一减摇装置在功能上的局限性和大型船舶采用综合减摇装置的必要性,通过对目前出现的综合减摇装置和技术的研究现状分析,得出综合减摇装置的减摇性能远远好于单一减摇装置的性能,船舶减摇技术将来的主要发展趋势是大力发展综合减摇技术。

综合减摇系统参数配置研究

分析了减摇鳍和被动式减摇水舱对综合减摇效果的影响,为实船装备综合减摇装置提供理论依据。通过分析减摇鳍、被动式减摇水舱及船舶航速等参数的变化,得到不同参数对综合减摇效果的影响。结果表明,装备综合减摇装置后,减摇鳍和被动式减摇水舱参数直接影响系统的两个谐摇频率,通过对两种减摇装置参数的合理配置,实现资源优化利用,有效提高综合减摇系统的减摇效率。

基于摇摆台装置模拟综合减摇系统的方法研究

以船舶—减摇鳍—减摇水舱综合减摇系统为研究对象,分析了引入减摇鳍和减摇水舱后方程的特点,并依据摇摆台模拟船舶横摇运动的原理对综合减摇数学模型进行分析,确定用摇摆台模拟综合减摇系统的方法.针对摇摆台物理模型和综合减摇系统数学模型的特点,确定了减摇鳍扶正力矩的引入方法、摇摆台—水舱模型横摇阻尼力矩系数计算方法以及摇摆台—水舱物理模型的传递函数,使综合减摇数学模型在实验台上实现.通过对比分析综合减摇实验台装置的仿真波形和综合减摇系统理论数学模型的仿真波形以及二者仿真统计数据,可以看出基于摇摆台装置模拟综合减摇系统的方法是可行的,可为综合减摇实验研究提供理论基础.

改善小型高速艇总体性能的措施研究

结合某项产品的设计论证和船模试验 ,对小型高速艇的总体性能进行了研究 ,提出了减小船体阻力、改善耐波性和减小船体振动的若干措施。

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。

大型舰船综合减摇系统无模型自适应控制

针对减摇鳍单独控制,减摇水舱单独控制和鳍/被动水舱综合控制3种减摇系统设计了无模型自适应控制方案,并对相应的减摇效果进行仿真研究.仿真研究结果表明:大型舰船采用基于无模型自适应控制的鳍/被动水舱联合减摇方案,其工作性能好于单独使用减摇鳍或减摇水舱等减摇装置的性能,在各种航态下都能满足系统设计要求.另外,无模型自适应控制仅用系统I/O数据,不必事先建立系统精确的数学模型,可适应海况的变化,且参数调整少,计算量小,还能适应系统对快速性的要求.

船舶双水舱减摇系统设计与仿真研究

为了使船舶在固有频率变化时也有好的减摇效果,研究了双水舱减摇系统.使用2个具有不同固有频率的被动式U型减摇水舱能给横稳心高变化范围很宽的船舶提供很好的减摇效果.在建立船舶—双水舱系统模型的基础上,介绍了一种设计双水舱系统的方法,并以一艘滚装船为例,分析设计了一套双水舱系统,并且对装备了单被动式水舱和双被动式水舱的船舶横摇响应进行了仿真分析,通过仿真结果验证双水舱系统相对单水舱系统具有更好的减摇效果.

船舶减摇装置及其应用

文章介绍了不同的船舶减摇装置及其特点、应用情况。指出了船舶减摇装置已由单一减摇装置技术向综合减摇装置技术发展;随着科技的发展,船舶减摇装置将朝着超大型化、超小型化、精密化的方向发展,以满足不同功能船舶的减摇需求。

耦合船体横摇的减摇水舱流体运动和减摇效果预测

减摇水舱用于减小船体的横摇运动。由于水舱内部结构复杂,导致流体晃荡呈非线性。为了降低预测水舱特性和减摇效果的难度,采用计算流体力学VOF模型来分析水舱中流体的晃荡,在时域内,运用数值方法完成船体非线性横摇运动的实时仿真,其中耦合了水舱中流体和船体的运动。船体随机横摇时,进行水舱流体流量和力矩的功率谱分析,得到减摇频率范围及减摇前后的效果。结果表明,在其减摇频率范围内,减摇水舱具有良好的减摇能力,验证了此方法的可行性。

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。

两栖作战武器线性横摇运动动力学分析

两栖作战武器受到波浪的扰动发生横摇运动时在惯性项、阻尼项、恢复项力矩的作用下与波浪扰动力矩达到平衡,据此建立了两栖作战武器线性横摇动力学方程,进而给出了两栖作战武器横摇运动固有角频率、无因次阻尼衰减系数的表达式等。由于横摇运动直接影响该武器和乘员战斗力发挥,应设法使两栖作战武器的固有横摇角频率与波浪遭遇频率不在共振区。并在此基础上讨论了两栖作战武器增加减摇鳍减摇的原理。

船舶减摇水舱控制技术现状与展望

减摇水舱结构简单、造价低廉、便于维护保养,特别是其减摇效果不受航速制约,是应用最广泛的减摇装置之一.文章首先介绍减摇水舱的类型和工作原理,接着综述了船舶减摇水舱控制技术的研究现状,重点描述了各种减摇水舱控制算法,最后展望了减摇水舱控制技术的发展趋势.

基于RANS和非线性动力学方法的海洋平台供应船水舱减摇预报（英文）

在探讨带平面被动式减摇水舱的海洋平台工作船在横浪中的减摇问题上,采用RANS方法进行船舶和水舱的强迫运动模拟,通过数值处理得到船舶和水舱的水动力系数。假设在共振频率下船舶和水舱的横摇运动在达到稳态后可以解耦,由非线性动力学的方法求解船舶横摇运动,并在波浪中进行系列模型试验以研究减摇特性。海洋平台工作船具有多工况的特点,不同载况对应不同船舶固有周期,实际航行中对减摇水舱的使用就是通过改变水舱水深使水舱的周期等于船舶固有周期,而通过上述方法的快速计算,选择合适的水深和阻尼隔板可以达到理想的减摇效果。结论表明该方法可以预报不同方案下的船舶横摇运动,该思路在船舶的减摇水舱设计阶段可以提供参考价值,并且在实船航行中可以提供水深加载指导以适应复杂的多工况航行。文中研究结果被运用于一艘实船航行时水舱加水策略中。

基于CFD的减摇水舱流体仿真

研究海洋救助船水舱稳定性优化问题,减摇水舱是最有效的减摇装置之一,可在全航速下实现船舶横摇减摇,通常是在台架和实船实验中验证水舱性能的直接有效性,但是耗时长,造价高,针对以上实验的局限性,提出采用CFD流体软件分析水舱的特性。减摇水舱内气体和液体运动是一种典型的VOF气液两相模型,通过对海洋救助船水舱模型建模,分析了水舱内阻尼板布置不同对水舱产生的最大对抗力矩调节,对抗力矩与横摇运动之间相位差以及水舱固有周期的动特性进行仿真。仿真结果表明,减摇水舱流体优化准确性能够满足平衡性要求,为水舱的设计提高有效的依据。