基于EtherCAT总线的八轴七联动高级海况环境仿真平台

针对水流模拟海况时存在的运动不受控以及常规海况模拟平台模拟海况等级低,运动自由度不足等问题,提出利用八自由度运动平台模拟高级海况环境进行海浪涌动测试的方法。设计了由直线运动平台、旋转机构和6自由度(6-DOF)并联机构组成的串并联混合八自由度高级海况环境仿真平台,其运动加速度大,自由度多,运动方式多样。基于Ether CAT实时总线技术设计了八轴七联动的运动控制算法,并采用惯量匹配技术抑制抖动和噪声,实现了宽惯量范围的精确、稳定、同步(小于1μs)控制。设计了基于外部信号接收器的实时精密补偿技术和双齿轮消隙技术,提高了速率精度和平稳性,定位精度达到10μm。设计了复合叠加摇摆、文件仿真、复合叠加摇摆与文件仿真叠加运动和实时仿真运动方式,可模拟到五级高海况或将实航数据回灌后模拟水下、水面或机载的运动,用于导航系统的姿态模拟测试。

基于数据驱动的船舶航线实时优化

为了给不同海况下的船舶安全航行提供保障,设计基于数据驱动的船舶航线实时优化方法。利用数据驱动方法采集船舶历史航线、海域风速、风向、波高等海况数据,选取K-means聚类算法聚类海况数据,构建海况知识库。依据海况知识库内的船舶航线信息与航线转向点信息,划分船舶航线为不同航段。依据船舶航线的航段划分结果,以航行总时间最短以及总油耗最低为目标函数,设置船舶航速约束与转向点位置约束作为约束条件,构建航线实时优化模型。选取蚁群算法求解所构建的优化模型,输出航线实时优化结果。结果表明,该方法可以实时优化航线,降低船舶的航行时间与主机油耗,适用于不同海况的船舶航行。

高速集装箱船在实海域中的耐波性预报

耐波性是衡量船舶性能优劣的一个重要衡量指标.基于数值计算以及船测海浪数据,对3100箱集装箱船进行耐波性方面的预报.给出船舶具体的航行海域,结合该海域的海浪统计资料对船舶运动进行长期预报.在海浪谱的选择上,考虑到能够更加真实的描述实际海浪,计算中选择使用了方向谱.

台风海况下半潜式钻井平台动力性能监测与分析

半潜式钻井平台在海洋油气资源开发中发挥着重要作用,目前主要采用模型试验和数值模拟方法对其动力性能进行研究,非常缺乏台风等极端海况下半潜式平台动力响应的实海域监测数据。以某半潜式钻井平台为研究对象,构建了一套比较完善的平台动力性能监测系统,并对台风“杜苏芮”过境阶段的监测数据进行了分析。根据平台艏部气隙及运动监测数据推算了平台吃水及环境波高;采用随机波浪的统计分析方法,计算得到短期海况的有效波高、谱峰周期、能量谱等信息,通过与多种典型海浪谱对比发现Jonswap谱与所测波谱吻合较好;对平台的横摇、纵摇及垂荡运动进行了时域统计分析和频域谱分析,得到了台风海况下被测平台波频运动的实际响应特征,对于指导平台抗台作业具有重要意义。