液壓缸式升沉補(bǔ)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(huì)產(chǎn)生劇烈的搖蕩運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)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(yùn)動(dòng)對(duì)吊裝作業(yè)的影響最大，也最容易發(fā)生危險(xiǎn)，所以有必要對(duì)升沉補(bǔ)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(xiàng)參數(shù)，為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。
　　本文依托于“海洋石油286”起重船，在計(jì)算出船舶的水動(dòng)力系數(shù)的基礎(chǔ)上，將風(fēng)、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(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，然后在MATLAB中進(jìn)行仿真計(jì)算，得到船舶搖蕩運(yùn)動(dòng)的時(shí)歷曲線。由于起重機(jī)鋼纜通過吊臂端部起吊重物，所以論文根據(jù)相對(duì)位置關(guān)系，由船舶的運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)出吊臂端部的升沉運(yùn)動(dòng)，并以此作為被吊重物的運(yùn)動(dòng)輸入，使其更接近于實(shí)際的吊裝作業(yè)情況。
　　“海洋石油286”起重船的升沉補(bǔ)償系統(tǒng)可工作在純被動(dòng)式和主-被動(dòng)一體兩種模式下:其中，被動(dòng)式補(bǔ)償主要用于平衡系統(tǒng)的外負(fù)載力，而主動(dòng)式補(bǔ)償

3、則用于彌補(bǔ)被動(dòng)式補(bǔ)償?shù)牟蛔恪?br>　　對(duì)于純被動(dòng)補(bǔ)償模式，論文通過引入介質(zhì)分離器的動(dòng)力學(xué)方程，并考慮鋼纜張力松弛的影響，提出一種計(jì)及介質(zhì)分離器數(shù)學(xué)模型的改進(jìn)型建模方法，然后進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算。針對(duì)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(yùn)動(dòng)為輸入時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)的性能，結(jié)果顯示兩種情況下的補(bǔ)償效率不盡相同，證明了進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證本文方法的有效性，結(jié)果顯示該補(bǔ)償系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償效率