矩形平面被动式减摇水舱的研究与设计

本文简要介绍了 60 0 0 HP油田守护船的矩形平面被动式减摇水舱的研究、开发、设计和试验等方面的研究情况 ,对海洋工程设计的采用 ,具有一定的参考价值。

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。

可控被动式减摇水舱控制策略研究

从未减摇和装减摇水舱后的船舶运动方程出发 ,对可控被动式减摇水舱的水舱控制策略进行了研究 ,指出应从充分发挥减摇水舱的性能角度出发 ,选择水舱的最佳控制策略。从能量最少角度考虑 ,当波浪频率远离船舶谐摇频率时 ,可以考虑选择关闭水舱的方式进行控制。仿真结果表明 ,存在一个最佳控制策略 ,能够使水舱的性能得到充分发挥 。

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。

非线性条件下被动式减摇水舱仿真研究

减摇水舱作为一种常见的减摇装置,人们对它进行了很多研究.分析减摇水舱常用的是线性数学模型,但是线性模型仅适合小幅横摇的情况,而且忽略非线性因素的影响对减摇水舱的减摇效果分析也有影响.文章研究了考虑非线性因素的情况下,减摇水舱的特性.使用Matlab/Simulink对被动式减摇水舱进行建模,解决了非线性模型难以解算的问题.

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。

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.

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。

横荡对被动式减摇水舱运动的影响研究

被动式减摇水舱是减少船舶摇摆的重要装置之一 ,目前对它的研究大多数都只针对单纯横摇运动。而本文在考虑了横荡对水舱运动的影响后 ,基于U型被动式减摇水舱理论推导了耦合横荡的“船舶 -水舱”系统的数学模型 ,并通过仿真和试验研究证实了考虑横荡对水舱的影响是很必要的 ,更符合于实际情况。

平面纯被动减摇水舱设计研究

海洋工程船的减摇是适应其服务的海洋与气象环境的实际需要,关系到海工船工作效率、舒适性和安全性。阐述了横摇的减摇基本原理、减摇的运动微分方程式并编制了适用于平面纯被动减摇水舱的计算程序;分析了自摇周期的经验公式的适用性,以及不同减摇水舱尺寸、不同介质对减摇效果的影响;通过对PSV(海洋平台供应船)和AHTS船(多功能海洋锚作拖船)的减摇计算与分析,展望了纯平面减摇水舱实际使用的前景。

平面被动减摇水舱影响特性研究

采用势流理论和基于RANS方程的黏流理论相结合的计算方法,对影响某深水海工作业船平面被动减摇水舱减摇率的相关特性进行了研究。文章主要针对减摇水舱装载率、船舶GM值和波浪条件几方面开展系列计算和对比分析,探讨了各参数的影响特性和机理。该研究可为今后此类船舶的设计和作业提供一定参考。

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。

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。

英特灵Intering减摇与抗横倾系统研究

介绍了英特灵可控被动式减摇水舱的控制原理及控制过程,因其采用最佳的控制策略使其能通过很少的能量耗费使实船综合减摇效果达到50%以上。与抗衡倾系统组合应用使得船舶的静倾保持在10以内,保证船舶在整个运营周期内的倾斜控制。英特灵已经实现了船舶减摇与抗横倾功能的同时进行,由于采用基于负荷变化的传感方式使得系统的反馈速度更快。与其它减摇装置的组合使用可使减摇效果达到80%。目前被广泛应用于各类商业、海工及特殊用途船舶,占有重要的市场份额。

8000HP深水三用工作船设计研究

介绍8 000 HP深水三用工作船主要作业功能,包括甲板货供应、液货供应、海上拖带、抛起锚作业及油田守护等。利用CFD软件计算并优化线型,选择最优线型进行船模试验,船模快速性试验和轴向伴流试验表明,线型设计成功,舱室噪声和振动计算表明,在部分舱室敷设阻尼材料达到了减振降噪的效果。