工作艇收放裝置關鍵技術及控制策略研究.pdf

1、工作艇收放裝置是一種應用于船舶上的特種起重機械,主要功能是在母船上降放和回收工作艇。它可以在復雜的海況下,母船搖擺運動中進行工作艇的收放操作,有著普通吊艇架無法比擬的優(yōu)勢。它對于海軍奪島作戰(zhàn)、艦船補給、人員救護、海軍的巡邏護航等具有重要意義,應用前景十分廣闊。由于高海況下收放裝置工作環(huán)境的復雜性,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備階段的搖擺、起升到空中劇烈擺動等技術問題。因此本文根據(jù)收放裝置波浪運動補償及減擺控制

2、技術的需要,通過對波浪運動補償系統(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試驗研究,研制能在高海況下安全收放的收放裝置不僅對于收放裝置的波浪運動補償、工作艇姿態(tài)減擺控制等技術的理論水平有著重要的促進作用,而且對于提升我國海洋裝備的技術水平、維護海洋權益以及滿足軍事需求都具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文在查閱大量國內外資料的基礎上,綜述了工作艇收放裝置的工作原理和高海況收放的關鍵技術,并對其國內外研究現(xiàn)狀進行了分析,確定

3、了本文的研究內容和方向。按照工作艇的不同收放過程,分析了收放過程中船舶運動對工作艇姿態(tài)的影響以及運動補償系統(tǒng)的作用。建立船舶運動非線性模型,為波浪運動補償系統(tǒng)的分析建立了基礎。根據(jù)波浪運動補償系統(tǒng)的原理,建立了波浪補償狀態(tài)下工作艇的橫搖、垂蕩數(shù)學模型和波浪運動補償系統(tǒng)的數(shù)學模型,為波浪運動補償系統(tǒng)的仿真分析奠定基礎。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)學模型和減擺控制系統(tǒng)的動力學模型,為工作艇減擺控制系統(tǒng)的控

4、制策略研究打下了基礎。
　　為了控制工作艇在水面時的姿態(tài),設計了張力耗散補償?shù)牟ɡ诉\動補償絞車液壓系統(tǒng),建立了波浪運動補償系統(tǒng)的動力學模型?；谀复肮ぷ魍鄬\動的分析,提出了波浪運動補償系統(tǒng)最大設計速度的分析方法,研究了波浪運動補償系統(tǒng)的速度特性;分析了波浪運動補償系統(tǒng)的結構參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響,并利用粒子群優(yōu)化算法,對波浪運動補償系統(tǒng)的參數(shù)進行了優(yōu)化,并通過仿真分析證明了優(yōu)化后結構參數(shù)的合理性。
　　根據(jù)減擺控制系統(tǒng)的

5、工作原理及結構建立了被動式阻尼減擺控制系統(tǒng)的數(shù)學模型,基于振動分析理論設計了粘滯阻尼的減擺控制系統(tǒng),據(jù)此構造了評價系統(tǒng)減擺控制的性能指標。基于系統(tǒng)工作狀況的分析,研究了阻尼器對系統(tǒng)特性的影響、工作艇總重和收放裝置吊點位置等參數(shù)對減擺控制系統(tǒng)性能的影響。仿真結果表明,根據(jù)船舶運動、工作艇重量和吊點位置等設計的阻尼器參數(shù)能夠起到很好的減擺控制效果。
　　由于被動式減擺控制系統(tǒng)的功能局限性,提出了主動式減擺控制方案,并建立系統(tǒng)的仿真數(shù)學