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。

基于IGA-PID的减摇水舱摇摆台控制仿真研究

减摇水舱设计完成后要安装在摇摆台上,通过摇摆台精确模拟在特定海况下船舶横摇运动从而对水舱性能进行检测,摇摆台动力装置为电液伺服系统,在模拟不同船型时,配重改变及系统本身零漂﹑零偏等干扰因素变化使得对其执行机构传统的PID控制参数整定难、适应性差从而模拟精度降低.文章对摇摆台进行数学建模及仿真模型搭建,设计了IGA-PID控制器,采用免疫遗传算法的PID控制,通过抗体间的促进与抑制反应,不依赖控制对象实现系统的自适应,从而对PID控制参数进行整定得到全局最优解.仿真结果表明,该控制算法的应用具有更好的控制效果和鲁棒性,满足水舱测试精度要求.

基于遗传算法的减摇鳍-被动水舱综合平衡系统最优控制器研究

综合减摇鳍与被动减摇水舱2种减摇装置的优缺点,采用一种优良的全航速下的减摇方案 减摇鳍 被动水舱联合综合减摇装置,在此基础上建立船舶 减摇鳍/水舱系统的数学模型。针对系统数学模型的复杂性,并考虑实际应用,采用遗传算法进行了PID控制器参数的寻优。同时,结合实船进行仿真,对仿真结果进行了分析。分析结果表明,基于遗传算法设计的综合系统控制器可以满足系统要求,为综合系统的实际应用提供理论依据。

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。

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。

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。

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.

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。

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。

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.

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。

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。

船舶减摇水舱试验台架横摇运动模拟

本文介绍了由微机控制的船舶减摇水舱试验台架,利用这套试验装置可以实时模拟在规则波和不规则波情况下装备有水舱的船舶的摇摆,这里着重介绍了对船舶影响最大的横摇的模拟,从而为研究减摇水舱对船舶的作用、评估其减摇效果,为研究和设计减摇水舱提供了可靠的依据。

船舶稳性控制系统研究

稳性控制是船舶航行运动控制的关键环节,由于船舶在海水中航行时会受到规则波、不规则波等载荷的作用,当船舶在外载荷作用下产生的运动超过极限平衡位置时,就可能导致船舶的失稳,造成船舶倾覆等严重事故。因此,船舶领域将稳性控制作为一项重要的研究内容。本文建立船舶运动控制过程多坐标系及坐标转换,利用可控减摇水舱技术设计了一种船舶稳性控制系统,分别从控制系统组成原理、稳性控制系统仿真等展开研究。

减摇水舱固有频率的选取新方法

水舱固有频率是刻划水舱特征的基本参数 .通过比较可控被动式减摇水舱几种常见的固有频率选取方法 ,提出了一种新的选取方法 .指出应从船舶所服务海域的波浪频率变化范围和船舶横摇频率变化范围出发 ,同时考虑其他影响因素 ,确定减摇水舱固有频率 .

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。

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 。