【摘要】：應(yīng)急拖帶裝置是一套安裝在船艏及船艉的拖帶裝置,其作用是當(dāng)船舶發(fā)生意外時,能夠快速、方便的連接到拖輪,并由拖輪將失事船舶拖離現(xiàn)場,從而減少事故惡化的程度。國際海事組織(International Maritime Organization,IMO)要求所有2萬載重噸及以上的新建造和現(xiàn)有油船,均應(yīng)在其艏艉兩端安裝應(yīng)急拖帶裝置。作為保障船舶航行安全的關(guān)鍵設(shè)備,應(yīng)急拖帶裝置不僅需要通過相關(guān)船級社的型式認(rèn)證,還應(yīng)在出廠前進(jìn)行整體與單元強度試驗,以確保產(chǎn)品合格。目前國內(nèi)尚不具備完整的應(yīng)急拖帶裝置型式及出廠試驗的能力,這極大的制約了我國應(yīng)急拖帶裝置設(shè)計與制造行業(yè)的發(fā)展,因此相關(guān)試驗技術(shù)的研究勢在必行。本文在國家質(zhì)檢總局公益性行業(yè)科研專項的支持下,對應(yīng)急拖帶裝置強度試驗平臺的關(guān)鍵技術(shù)展開研究。完成的主要工作如下:1、根據(jù)IMO指南要求,分析了不同拖帶角度下應(yīng)急拖帶裝置的受力情況,提出了一種應(yīng)急拖帶裝置型式試驗方法,通過在導(dǎo)纜孔下布置斜臺并采用強力點單獨加載的方案,不僅可準(zhǔn)確模擬最危險的拖帶工況,而且將試驗時所需的空間多角度加載轉(zhuǎn)化為平面加載,從而極大的降低了試驗平臺的設(shè)計難度,目前該方法已列入中國船級社《產(chǎn)品檢驗指南》2015版。2、創(chuàng)新設(shè)計了一種T型臥式試驗平臺總體布局方案,該方案可實現(xiàn)多部件組合強度試驗所需的平面90°加載與單元部件強度試驗所需的直線加載兩種工作模式的任意切換,具有通用性好、使用方便的優(yōu)點;針對超大型試驗平臺建造成本高、機(jī)身剛性差的難題,創(chuàng)造性的提出了一種由鋼結(jié)構(gòu)件-混凝土復(fù)合而成的臥式機(jī)身結(jié)構(gòu)形式,并成功的解決了兩種材料的變形協(xié)調(diào)問題,與現(xiàn)有臥式機(jī)身結(jié)構(gòu)形式的對比分析表明,其具有可靠性高、建造成本低的優(yōu)點。3、結(jié)合試驗平臺被控對象分散、不同試驗時被控對象數(shù)目及控制邏輯差別大的特點,設(shè)計了一種分布式測控系統(tǒng),有效的提高了測控系統(tǒng)的可靠性與柔性;針對應(yīng)急拖帶裝置試驗與準(zhǔn)備周期長、系統(tǒng)能耗高的特點,創(chuàng)新提出了一種雙泵雙閥并聯(lián)液壓加載系統(tǒng)方案,與現(xiàn)有液壓加載系統(tǒng)方案相比,其在控制精度、能耗及構(gòu)建成本方面均具有顯著優(yōu)勢。4、針對應(yīng)急拖帶裝置各組件剛度差異大的特點,建立了閥控非對稱液壓缸在正向力加載及反向力加載時的數(shù)學(xué)模型,并分析了被試對象負(fù)載剛度的變化對力控系統(tǒng)動態(tài)特性的影響,結(jié)果表明,當(dāng)負(fù)載剛度大范圍變化時,力控系統(tǒng)的固有頻率、負(fù)載阻尼與等效阻尼比、上升時間、最大超調(diào)量等特征參數(shù)均會發(fā)生顯著的改變,從而造成系統(tǒng)控制性能的大幅下降。5、為了抑制被試對象剛度的變化對控制性能的影響,提高試驗平臺力控系統(tǒng)的控制品質(zhì),進(jìn)行了模型參考自適應(yīng)控制器的設(shè)計并推導(dǎo)了被控對象傳遞函數(shù)的分母分子相對階數(shù)為1時的自適應(yīng)控制律;為了更加準(zhǔn)確、快速的構(gòu)造出具有特定性能的參考模型,創(chuàng)新提出了增加零極點法、頻率響應(yīng)法等兩種參考模型構(gòu)造方法,給出了具體算例并對兩者的構(gòu)造效果與適應(yīng)條件進(jìn)行了討論。6、在理論建模的基礎(chǔ)上,結(jié)合理想電液伺服試驗機(jī)力控系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)設(shè)計了負(fù)載剛度自適應(yīng)控制器,并采用頻率響應(yīng)法構(gòu)建了具有最小拍響應(yīng)特性的參考模型;仿真與實驗結(jié)果表明,所設(shè)計的控制器在不同的負(fù)載剛度下均可較好的跟蹤參考模型的輸出,系統(tǒng)的力控精度相比常規(guī)的PID控制算法有了較大的提高。7、為了解決應(yīng)急拖帶裝置強度試驗流程復(fù)雜、測試腳本編制困難且易出錯的難題,在考慮各個單元測試活動間的路由邏輯關(guān)系及測試資源的變化對測試流程影響的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新提出了一種面向資源約束的測試流程工作流模型,并構(gòu)造了測試流程正確性驗證算法;進(jìn)一步構(gòu)建了試驗平臺測試系統(tǒng)框架,開發(fā)了原型測試系統(tǒng)并進(jìn)行了成功應(yīng)用,結(jié)果表明所開發(fā)的測試系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜的測試流程進(jìn)行有效的描述與驗證并實現(xiàn)流程驅(qū)動的測試過程控制,從而有效的提高了應(yīng)急拖帶裝置的強度試驗效率并避免差錯。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U661.7
【圖文】：

船舶應(yīng)急拖帶裝置強度試驗平臺關(guān)鍵技術(shù)研究急拖帶裝置結(jié)構(gòu)組成安裝位置不同，應(yīng)急拖帶裝置分為艏部應(yīng)急拖帶裝置和艉部應(yīng)急拖帶裝置[5, 8]，件如表 1.1 所示，由拾取裝置、拖索、錨鏈、導(dǎo)纜孔、強力點、導(dǎo)向滾輪等組成意如圖 1.1 所示，典型布置示意如圖 1. 2 所示。表 1.1 應(yīng)急拖帶裝置組成部件組件 艏部 艉部 強度要求拾取裝置 可選 有 無拖纜 可選 有 有錨鏈 有 可選 有導(dǎo)纜孔 有 有 有強力點 有 有 有導(dǎo)向滾輪 有 可選 無

拾取裝置 可選 有 無拖纜 可選 有 有錨鏈 有 可選 有導(dǎo)纜孔 有 有 有強力點 有 有 有導(dǎo)向滾輪 有 可選 無圖 1.1 應(yīng)急拖帶裝置實船工作示意圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2724356