工作艇收放裝置關(guān)鍵技術(shù)及控制策略研究.pdf

1、工作艇收放裝置是一種應(yīng)用于船舶上的特種起重機(jī)械,主要功能是在母船上降放和回收工作艇。它可以在復(fù)雜的海況下,母船搖擺運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行工作艇的收放操作,有著普通吊艇架無法比擬的優(yōu)勢(shì)。它對(duì)于海軍奪島作戰(zhàn)、艦船補(bǔ)給、人員救護(hù)、海軍的巡邏護(hù)航等具有重要意義,應(yīng)用前景十分廣闊。由于高海況下收放裝置工作環(huán)境的復(fù)雜性,要求收放裝置必須安全收放,這就要解決工作艇處于水中起升準(zhǔn)備階段的搖擺、起升到空中劇烈擺動(dòng)等技術(shù)問題。因此本文根據(jù)收放裝置波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償及減擺控制

2、技術(shù)的需要,通過對(duì)波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)和工作艇減擺控制系統(tǒng)的控制策略研究、性能仿真分析和相關(guān)試驗(yàn)研究,研制能在高海況下安全收放的收放裝置不僅對(duì)于收放裝置的波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、工作艇姿態(tài)減擺控制等技術(shù)的理論水平有著重要的促進(jìn)作用,而且對(duì)于提升我國海洋裝備的技術(shù)水平、維護(hù)海洋權(quán)益以及滿足軍事需求都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在查閱大量國內(nèi)外資料的基礎(chǔ)上,綜述了工作艇收放裝置的工作原理和高海況收放的關(guān)鍵技術(shù),并對(duì)其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析,確定

3、了本文的研究?jī)?nèi)容和方向。按照工作艇的不同收放過程,分析了收放過程中船舶運(yùn)動(dòng)對(duì)工作艇姿態(tài)的影響以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的作用。建立船舶運(yùn)動(dòng)非線性模型,為波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的分析建立了基礎(chǔ)。根據(jù)波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的原理,建立了波浪補(bǔ)償狀態(tài)下工作艇的橫搖、垂蕩數(shù)學(xué)模型和波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,為波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的仿真分析奠定基礎(chǔ)。根據(jù)工作艇減擺阻尼控制系統(tǒng)的工作原理,分別建立了粘滯阻尼裝置的數(shù)學(xué)模型和減擺控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型,為工作艇減擺控制系統(tǒng)的控

4、制策略研究打下了基礎(chǔ)。
　　為了控制工作艇在水面時(shí)的姿態(tài),設(shè)計(jì)了張力耗散補(bǔ)償?shù)牟ɡ诉\(yùn)動(dòng)補(bǔ)償絞車液壓系統(tǒng),建立了波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。基于母船及工作艇相對(duì)運(yùn)動(dòng)的分析,提出了波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)速度的分析方法,研究了波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的速度特性;分析了波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,并利用粒子群優(yōu)化算法,對(duì)波浪運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,并通過仿真分析證明了優(yōu)化后結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理性。
　　根據(jù)減擺控制系統(tǒng)的

5、工作原理及結(jié)構(gòu)建立了被動(dòng)式阻尼減擺控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,基于振動(dòng)分析理論設(shè)計(jì)了粘滯阻尼的減擺控制系統(tǒng),據(jù)此構(gòu)造了評(píng)價(jià)系統(tǒng)減擺控制的性能指標(biāo)?；谙到y(tǒng)工作狀況的分析,研究了阻尼器對(duì)系統(tǒng)特性的影響、工作艇總重和收放裝置吊點(diǎn)位置等參數(shù)對(duì)減擺控制系統(tǒng)性能的影響。仿真結(jié)果表明,根據(jù)船舶運(yùn)動(dòng)、工作艇重量和吊點(diǎn)位置等設(shè)計(jì)的阻尼器參數(shù)能夠起到很好的減擺控制效果。
　　由于被動(dòng)式減擺控制系統(tǒng)的功能局限性,提出了主動(dòng)式減擺控制方案,并建立系統(tǒng)的仿真數(shù)學(xué)