全回轉(zhuǎn)起重船在海上風電、石油開采等大型工業(yè)領域有重要的應用,壓載系統(tǒng)作為全回轉(zhuǎn)起重船的關鍵組成部分,在起重船重心和平衡保持等方面發(fā)揮著重要作用。本文首先針對全回轉(zhuǎn)起重船的運行工況進行力學特性分析和建模,結(jié)合現(xiàn)有的壓載系統(tǒng)組成設計了一種新型的起重船自動壓載系統(tǒng),并闡述了自動壓載系統(tǒng)的液位檢測、電液控制等關鍵模塊。 

【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(22)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

起重船水泵壓載系統(tǒng)的原理圖Fig.2Schematicdiagramofballastsystemforwaterpumpofcraneship

1全回轉(zhuǎn)起重船的力學參數(shù)特性分析與建模本文以7500t大型起重船為研究對象，將起重船分為固定起吊和回轉(zhuǎn)起吊2種工作狀態(tài)，首先建立全回轉(zhuǎn)起重船作業(yè)時的力學模型如圖1所示。圖1全回轉(zhuǎn)起重船作業(yè)時的力學模型Fig.1Mechanicalmodeloffullswingcraneshipinoperationθθxy圖中，起重船作業(yè)的吊臂長度為L，轉(zhuǎn)動角度為，當角度變化為時，重物的橫向位移為，縱向位置為。假定起重機工作過程中始終處于平衡狀態(tài)，起吊重量為G，此時產(chǎn)生的橫向和縱向傾覆力矩分別如下式：Mx=G·x，My=G·y，由圖1可知：x=L[cos(θ+θ)sinθ]，y=L[sin(θ+θ)]，可得起重船的傾覆力矩力學方程為：Mx=2G·Lsin(θ+θ)·sinθ2，My=2G·Lcos(θ+θ2)·sinθ2。MgMg=√(Mx2+My2)當起重船吊起的重量為G時，產(chǎn)生的傾覆力矩為，，可得起重船的平衡方程為：F=G;Mf=Mg。如果吊起的重物質(zhì)量過大，超出了船體傾斜的角度，這時就需要壓載系統(tǒng)調(diào)節(jié)船舶的浮態(tài)[3]，產(chǎn)生新的平衡方程：F=G+W;Mf+Mw=Mg,式中：Mw為壓載系統(tǒng)產(chǎn)生的力矩。2全回轉(zhuǎn)起重船的壓載系統(tǒng)管理優(yōu)化設計2.1起重船液壓壓載系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀大型全回轉(zhuǎn)起重船的壓載系統(tǒng)是為了保證船舶在各種工況下保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，包括吃水深度、質(zhì)心高度等，因此，壓載系統(tǒng)的快速響應與控制具有重要的意義。目前，大型起重船采用的壓載系統(tǒng)以液壓壓載為主，可以利用液壓回路隨時調(diào)整各壓載艙的壓載，將載水(舷外水)泵入壓載回?

壓載系統(tǒng)不需要消耗過多的能源，進水口位于船舶吃水線以下，船舶根據(jù)自身的平衡狀態(tài)控制進水口的開閉，在重力作用下自動完成壓載艙的進水和排水。這種壓載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理簡單，但響應速度較慢。2.2全回轉(zhuǎn)起重船自動壓載系統(tǒng)的設計本文結(jié)合全回轉(zhuǎn)起重船的壓載系統(tǒng)的受力特點，在水泵壓載系統(tǒng)的基礎上，設計了一種起重船的自動壓載系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括吃水檢測系統(tǒng)、閥門遙控系統(tǒng)、自動泵控制系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、中央處理器、預壓載系統(tǒng)、起重機自動控制系統(tǒng)和壓載艙水位監(jiān)測系統(tǒng)，原理示意圖如圖3所示。圖3起重船的自動壓載系統(tǒng)原理圖Fig.3Schematicdiagramofautomaticballastsystemofcraneship下面著重介紹吃水檢測系統(tǒng)、壓載艙水位監(jiān)測系統(tǒng)和自動泵控制系統(tǒng)。1）吃水檢測系統(tǒng)該自動壓載系統(tǒng)中，吃水檢測系統(tǒng)采用壓力吃水傳感器，通過檢測一定時間內(nèi)的吃水變化量，可以獲得船舶起重過程的排水量參數(shù)[4]；2）壓載艙水位監(jiān)測系統(tǒng)壓載艙水位監(jiān)測系統(tǒng)采用的硬件傳感器包括雷達式、壓力式、超聲波式傳感器等，其中，壓力式傳感器的液位測量公式為：h=PbPtρ+d0。PbPtd0ρ其中：為頂部傳感器采集的壓力；為底部傳感器采集的壓力；為傳感器到壓載艙底面的距離；為壓載水的密度。3）自動泵控制系統(tǒng)本文設計的自動泵控制系統(tǒng)主要由中央處理系統(tǒng)（PLC、上位機)、接線盒、液壓站、水泵、溢流閥等組成，原理如圖4所示。圖4自動泵控制系統(tǒng)原理圖Fig.4Schematicdiagramofautomaticpumpcontrolsystem3結(jié)語本文針對全回轉(zhuǎn)起重船的壓載系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計與力學建模，設計了一種自動壓載系統(tǒng)，并重點介紹了該系統(tǒng)的吃水檢測、壓載艙水位監(jiān)測和

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3046423