近年來,隨著海上交通運輸業(yè)以及海底資源開采事業(yè)的快速發(fā)展,我國在遠、近海的生產活動日益頻繁,海上事故發(fā)生頻率也隨之增加。救助艇人工救撈作為目前海上救助的主要方式,惡劣海況下實施難度大,艇上工作人員生命安全無法得到保證,本項目所研發(fā)的新型海上救撈船有望解決此難題,該救撈船船體設計借鑒了具有特殊構造的波浪自適應雙體船,可抵御強風浪,具備很強的耐波性,其上搭載冗余約束繩驅并聯機構作為船用救撈設備以實現自動打撈。為實現二者的良好配合,應充分考慮雙體船構造以及應用環(huán)境,對繩驅并聯救撈機構進行針對性的結構尺寸設計以及控制方法研究。這對救撈船的實際建造和運行具有重要意義。針對繩驅并聯救撈機構的基座平臺構造,建立了基座可動的完整的機構逆運動學模型和分離船體運動干擾的機構動力學模型。在繩索出力限制下,分析機構平衡外力旋量的能力,進而得出力可行驗證條件,采用離散法求解繩驅并聯機構力旋量可行工作空間。研究移動平臺結構與工作空間的關系,借助粒子群法完成平臺的幾何尺寸優(yōu)化,實現了機構可行工作空間最大化。對繩驅并聯機構剛度矩陣進行分析,得出剛度矩陣與機構穩(wěn)定性的關系,同時從穩(wěn)定性角度上給出解析型的繩索張力分配方法... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

大型海上救助船

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-1-第1章緒論1.1課題研究的背景及意義本課題來源于大連海事大學有關新型海上救撈船的合作研究項目。在惡劣海況下高效完成救撈任務，除要求船體自身具有較高耐波性，還應裝備合適的船用救撈設備。新型海上救撈船以雙體船為基體搭載繩驅并聯救撈機構完成目標物打撈，但復雜海況下船體運動必然對救撈機構性能造成影響，因此須考慮船體構造以及海上應用環(huán)境，對繩驅并聯機構進行針對性的結構尺寸設計和有效控制，這對救撈工作的實施有重要意義，從而引出本課題。近年來，隨著海上交通運輸業(yè)以及海底資源開采事業(yè)的快速發(fā)展，我國在遠、近海的生產活動日益頻繁，然而由于世界氣候劇變，海洋環(huán)境愈發(fā)惡劣，導致大、小海上事故頻發(fā)，嚴重威脅了海上作業(yè)人員的人身安全。目前，我國的海上救援任務主要通過直升機和救助船完成。圖1-1大型海上救助船圖1-2救助艇人員救援直升機搜救范圍廣，救援速度快，在海上搜救作業(yè)中占絕對優(yōu)勢，但其對施救人員素質要求高，且單次人員救助數量有限，在面對大型海上救援任務時，救助船仍是主要力量。救助船耐波性強，可在惡劣海況下完成遠距離、長時間的搜救任務。但由于船體質量大，機動性差，所以通常情況下救助船應與事故地保持一定距離，通過船載小艇或者撈具間接救助水中人員。但由于救助艇較輕小，在強風浪作用下施救難度大大提高而且救援人員的安全也無法得到保證。為解決該問題，本項目提出一種適應惡劣海況的新型海上救撈船，可作為大型救助船的重要補充力量。新型海上救撈船基體采用一種具有波浪自適應功能的特殊構造的雙體船[1]，

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文-2-它保留了傳統(tǒng)雙體船快速和穩(wěn)定性好的特點，同時在船體設計中融入了先進的汽車減震技術。該船依靠兩側充氣浮筒提供浮力，采用平行彈簧—阻尼器單元作為浮筒連接上層船體的“懸架”系統(tǒng)，上層船體由前、后拱以及船體主干構成，前拱和船體主干之間用球鉸連接，而后拱則與主干固連。如同汽車一樣，懸架系統(tǒng)可用于衰減高振幅的低頻振動，而可變形的充氣浮筒能夠衰減低振幅高頻振動，除此之外，上層船體的關節(jié)運動也能一定程度上隔離波浪對船體的突然沖擊，借助上述設計該船體的耐波性得到大大提高。獨特的“拱形”結構使兩浮筒間擁有較大的空間，這一特點非常有利于船上救撈設備的安裝，尤其適合便于封閉空間布置的繩驅并聯機構。圖1-1波浪自適應雙體船圖1-2波浪自適應雙體船關節(jié)運動圖1-3波浪下的船體運動繩驅并聯機構承載能力強、工作空間大、運動速度快且機動靈活，十分適合作為本項目船用救撈設備。該機構完全依靠繩索帶動移動平臺，電機卷揚等繩索驅動系統(tǒng)被固定在下平臺，大幅減輕了機構的運動負載，從而容易獲得高加速度。通過驅動卷揚轉動來纏繞繩索，以控制繩長變化，降低了機構的設計安裝難度和建造成本。在封閉空間內，繩索并聯機構能夠實現移動平臺的較高精度控制，可輕松完成例如搬運、軌跡跟蹤等任務。船體在風浪作用下會發(fā)生例如升沉、縱搖和橫蕩等耦合運動[2]，相比于固

【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向自動倉儲的繩索牽引并聯機器人構型選擇與參數優(yōu)化[J]. 張飛,張彬,周烽,尚偉偉,叢爽.  機械工程學報. 2020(01)
[2]求解柔索驅動并聯機構最大任務空間的區(qū)間分析法[J]. 鄒愉,張玉茹,王黨校.  機械工程學報. 2014(05)
[3]七索并聯對接機構作業(yè)空間分析及索力優(yōu)化設計[J]. 唐樂為,唐曉強,汪勁松,柴曉明.  機械工程學報. 2012(21)
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[5]柔索牽引并聯機構的靜剛度分析[J]. 李輝,朱文白.  機械工程學報. 2010(03)
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博士論文
[1]基于繩牽引并聯機構的六自由度波浪補償關鍵技術研究[D]. 呂偉.國防科技大學 2017
[2]冗余驅動索并聯機構矢量力輸出特性研究[D]. 王偉方.清華大學 2016
[3]六自由度并聯波浪補償系統(tǒng)設計與控制關鍵技術研究[D]. 胡永攀.國防科學技術大學 2015
[4]繩牽引并聯機構若干關鍵理論問題及其在風洞支撐系統(tǒng)中的應用研究[D]. 鄭亞青.華僑大學 2004



本文編號：3256081