零航速減搖鰭升力模型及控制系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，人們對(duì)船舶橫搖穩(wěn)定性的要求越來越高，既要求在航行中減搖，也要求在停泊或漂流狀態(tài)下減搖，尤其是大型游艇、具有艦載武器的軍用艦船、科考船以及其它一些進(jìn)行海上作業(yè)的特種船舶。 一直以來，減搖水艙是船舶在零航速下減搖的唯一選擇，但是減搖水艙的整體減搖效果并不是很理想，僅有50％左右，而減搖鰭雖然在高航速下的減搖效果非常理想，但是在低航速和零航速情況下幾乎無法減搖。對(duì)于既要求中、高航速下減搖也要求零航速下減搖的艦船來說，就需要同時(shí)

2、安裝兩種減搖系統(tǒng)，中、高航速下使用減搖鰭減搖，低航速和零航速時(shí)用減搖水艙減搖。雖然這種方法優(yōu)點(diǎn)很明顯，但這就意味著需要設(shè)計(jì)和維護(hù)兩套系統(tǒng)，不但增加了成本，而且會(huì)占用更多的船舶內(nèi)部空間。如果減搖鰭可以在低航速和零航速下進(jìn)行減搖，就可以只設(shè)計(jì)和維護(hù)一套系統(tǒng)，而且不會(huì)占用更多的內(nèi)部空間。它的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的，因此研究零航速下減搖鰭升力產(chǎn)生的原理并建立升力模型是很重要的。 本文根據(jù)零航速下減搖鰭的運(yùn)動(dòng)方式，通過勢(shì)流理論和旋渦作用力理論對(duì)零

3、航速下減搖鰭在非定常流中的受力情況進(jìn)行分析，給出了減搖鰭在非定常流中圍繞鰭軸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生升力的解析表達(dá)式。利用計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent對(duì)減搖鰭在非定常流中按正弦規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的升力進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過回歸分析方法，確定升力模型中的未知參數(shù)。 針對(duì)零航速減搖鰭升力模型的非線性特性和船舶橫搖模型的不確定性，設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器。對(duì)船舶在幾種海情下的橫搖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了系統(tǒng)仿真，并與傳統(tǒng)PID控制結(jié)果對(duì)比。結(jié)果顯示