船舶甲板吊放設(shè)備升沉補(bǔ)償系統(tǒng)研究.pdf

1、眾所周知，21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)。海洋領(lǐng)域的探索活動(dòng)不斷推動(dòng)著資源采集、海洋運(yùn)輸和海洋工程設(shè)備的發(fā)展，海洋工程裝備技術(shù)的發(fā)展直接影響著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國家安全，海洋裝備的重要性越來越明顯。海洋裝備的海上作業(yè)能力是衡量各國海上能力的重要指標(biāo)。海上船舶在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，波浪升沉運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)船舶產(chǎn)生很大影響，這會(huì)給作業(yè)帶來很多困難和安全隱患，此時(shí)需要升沉補(bǔ)償裝置完成輔助作業(yè)。通過升沉補(bǔ)償，可以增強(qiáng)海上作業(yè)的安全性和可靠性。
　　本文設(shè)計(jì)了一種基于并聯(lián)結(jié)

2、構(gòu)液壓缸組的主被動(dòng)一體式升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備被動(dòng)式補(bǔ)償和半主動(dòng)式補(bǔ)償兩種工作方式，可以根據(jù)不同工況進(jìn)行切換；該系統(tǒng)也具備四倍增距結(jié)構(gòu)，克服了在較惡劣海況下工作時(shí)波浪幅值過大不便補(bǔ)償?shù)膯栴}。同時(shí)，對(duì)該系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)主要參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，為進(jìn)一步的仿真分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　對(duì)被動(dòng)式補(bǔ)償工況進(jìn)行了原理分析、動(dòng)力學(xué)分析、數(shù)學(xué)建模和時(shí)域分析，分析結(jié)果表明：適當(dāng)增大系統(tǒng)阻尼比有利于提高系統(tǒng)補(bǔ)償率。在此基礎(chǔ)上提出了基于節(jié)流方法的阻尼校正方案

3、，多組仿真結(jié)果對(duì)比表明，此改進(jìn)方法可以有效地提高系統(tǒng)補(bǔ)償率；波浪頻率對(duì)補(bǔ)償效果影響很大，應(yīng)著重進(jìn)行頻率特性分析；同時(shí)仿真結(jié)果也體現(xiàn)出被動(dòng)式補(bǔ)償系統(tǒng)的局限性，補(bǔ)償率不高，需引入主動(dòng)補(bǔ)償部分以提高補(bǔ)償率；在某些特殊海況條件下甚至?xí)霈F(xiàn)負(fù)補(bǔ)償，簡要分析了這種極端情況的原因和應(yīng)對(duì)措施。
　　對(duì)本系統(tǒng)的半主動(dòng)式補(bǔ)償工況進(jìn)行了原理分析、動(dòng)力學(xué)分析、數(shù)學(xué)建模和頻率特性分析，著重分析了系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比對(duì)系統(tǒng)的影響，結(jié)果表明適當(dāng)調(diào)整系統(tǒng)的固有

4、頻率和阻尼比有利于校正控制系統(tǒng)參數(shù)、設(shè)計(jì)出合適的控制方案。在此基礎(chǔ)上提出了速度和加速度反饋控制算法，即在控制系統(tǒng)原有的位置反饋基礎(chǔ)上結(jié)合速度和加速度反饋，通過調(diào)整速度反饋系數(shù)和加速度反饋系數(shù)來得到合適的固有頻率和阻尼比，以定量調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)。利用伯德圖，對(duì)校正后的系統(tǒng)進(jìn)行了頻率特性分析，分析結(jié)果表明：此校正方案可調(diào)整系統(tǒng)的幅值裕度和相位裕度至合適值，增大系統(tǒng)帶寬，使校正后系統(tǒng)具有較好的頻率性能指標(biāo)。
　　為了充分驗(yàn)證以上兩種改進(jìn)方案

5、的有效性，進(jìn)行了基于Amesim-Adams的聯(lián)合仿真，簡述了聯(lián)合仿真的方法與步驟，并進(jìn)行多組海況下的對(duì)比仿真。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的主被動(dòng)一體式升沉補(bǔ)償系統(tǒng)及其改進(jìn)方案能對(duì)波浪進(jìn)行很好地補(bǔ)償，能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，基于AMESim-Adams的聯(lián)合仿真方法能為升沉補(bǔ)償系統(tǒng)提供一個(gè)虛擬試驗(yàn)平臺(tái)。
　　在以上理論分析和仿真的基礎(chǔ)上，開展了縮比試驗(yàn)樣機(jī)的研制工作。利用相似理論，對(duì)原型和模型進(jìn)行了相似性分析，并在分析的基礎(chǔ)上計(jì)算出基于并