液壓缸式升沉補償系統(tǒng)的建模及仿真研究.pdf

1、海洋工程作業(yè)中不可避免地需要用到船載起重設(shè)備，然而起重船在高海況環(huán)境下會產(chǎn)生劇烈的搖蕩運動，可能會造成被吊重物不能精確安放，或者使鋼纜在沖擊載荷作用下斷裂。這其中的升沉運動對吊裝作業(yè)的影響最大，也最容易發(fā)生危險，所以有必要對升沉補償系統(tǒng)展開仿真研究，模擬出海上作業(yè)過程中系統(tǒng)的各項參數(shù)，為實際工程設(shè)計提供理論支持和技術(shù)指導。
　　本文依托于“海洋石油286”起重船，在計算出船舶的水動力系數(shù)的基礎(chǔ)上，將風、浪、流等環(huán)境力作為外力輸入，

2、并考慮了傾斜后的靜水力（矩）影響，建立起船舶六自由度運動的數(shù)學模型，然后在MATLAB中進行仿真計算，得到船舶搖蕩運動的時歷曲線。由于起重機鋼纜通過吊臂端部起吊重物，所以論文根據(jù)相對位置關(guān)系，由船舶的運動推導出吊臂端部的升沉運動，并以此作為被吊重物的運動輸入，使其更接近于實際的吊裝作業(yè)情況。
　　“海洋石油286”起重船的升沉補償系統(tǒng)可工作在純被動式和主-被動一體兩種模式下:其中，被動式補償主要用于平衡系統(tǒng)的外負載力，而主動式補償

3、則用于彌補被動式補償?shù)牟蛔恪?br>　　對于純被動補償模式，論文通過引入介質(zhì)分離器的動力學方程，并考慮鋼纜張力松弛的影響，提出一種計及介質(zhì)分離器數(shù)學模型的改進型建模方法，然后進行了參數(shù)計算。針對海底吊裝作業(yè)過程，論文分別討論了以船舶和吊臂端部的升沉運動為輸入時補償系統(tǒng)的性能，結(jié)果顯示兩種情況下的補償效率不盡相同，證明了進行運動轉(zhuǎn)換的必要性。論文還通過與其它建模方法的仿真結(jié)果進行對比，驗證本文方法的有效性，結(jié)果顯示該補償系統(tǒng)的運動補償效率