Magnus旋轉式減搖裝置的設計及其控制特性研究.pdf

1、Magnus旋轉式減搖裝置是一種新型的船舶減搖裝置，在低航速甚至零航速下具有很好的減搖效果。另外，Magnus旋轉式減搖裝置還具有體積小，重量輕，結構簡單，安裝方便，驅動功率小等優(yōu)點，因此，該裝置在船舶減搖方面具有很好的應用前景。目前將Magnus旋轉式減搖裝置應用于實踐的主要是國外幾家公司，國內對Magnus旋轉式減搖裝置的研究還屬空白。因此，開展對Magnus旋轉式減搖裝置的水動力分析、結構設計以及控制特性的研究具有十分重要而深遠的

2、意義。本文的主要研究內容為：對Magnus旋轉式減搖裝置的減搖原理進行理論分析，并對該裝置進行水動力數值仿真，分析影響水動力的因素，建立系統(tǒng)各部分的數學模型，并對隨動系統(tǒng)進行分析與校正，仿真并分析整個系統(tǒng)的控制特性。
　　本文首先對國內外一些應用廣泛的減搖裝置進行了減搖原理及減搖效果分析，介紹了Magnus旋轉式減搖裝置的國外研究現狀，分析了 Magnus效應原理，對其產生升力和阻力的機理進行了理論推導，討論了Magnus旋轉式減

3、搖裝置的水動力特性。其次，利用流體力學軟件對Magnus旋轉式減搖裝置進行了建模以及水動力數值仿真，根據仿真結果分析雷諾數、轉速、航速以及轉速比對升力特性、阻力特性以及升阻比的影響，著重討論了航速固定時，轉速對Magnus旋轉式減搖裝置升力的影響及其變化規(guī)律。根據船舶的海浪擾動、橫搖運動、隨動系統(tǒng)以及減搖裝置分別構建各部分的數學模型。最后，根據美國Quantum公司推出的Maglift型“Magnus效應回轉軸”減搖裝置的其中一種類型，

4、給出了與之相適應的目標船的船體參數和相匹配的Magnus旋轉式減搖裝置的參數；分析了Magnus旋轉式減搖裝置減搖控制系統(tǒng)各部分的構成，確定了隨動系統(tǒng)各元件的參數，并對隨動系統(tǒng)的的控制性能進行了分析與校正；最后根據已推導建立的系統(tǒng)各組成部分的數學模型，在Matlab/Simulink中搭建Magnus旋轉式減搖裝置減搖系統(tǒng)的仿真模型，并對不同航速，不同海況和遭遇角下Magnus旋轉式減搖裝置減搖效果進行仿真分析。仿真結果表明，該減搖控制