劇烈橫搖對(duì)船舶的適航性及安全性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。船舶減搖鰭/水艙聯(lián)合減搖系統(tǒng)是結(jié)合減搖鰭和可控被動(dòng)式減搖水艙的綜合減搖裝置,這種減搖方式通過合理分配兩種減搖裝置的工作份額,使船舶減少能量損耗的同時(shí)完成全航速下良好的減搖效果。本文重點(diǎn)研究搭建鰭艙聯(lián)合減搖系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型,以及低航速時(shí)可控被動(dòng)式水艙氣閥控制器設(shè)計(jì)和中高航速時(shí)鰭艙聯(lián)合減搖系統(tǒng)的終端滑模控制器設(shè)計(jì)。論文的主要研究?jī)?nèi)容有以下幾點(diǎn):（1）基于船舶運(yùn)動(dòng)的靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)理論,考慮在高海情下船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的非線性特點(diǎn),在船舶減搖鰭非線性數(shù)學(xué)模型和船舶可控被動(dòng)式減搖水艙非線性數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上搭建了鰭艙聯(lián)合減搖系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型。參考某滾裝船參數(shù),對(duì)不同海況下的船舶鰭艙聯(lián)合減搖系統(tǒng)模型進(jìn)行仿真研究,驗(yàn)證所建立的船舶模型的正確性。（2）在減搖鰭控制系統(tǒng)和船舶可控被動(dòng)式減搖水艙控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出船舶鰭艙聯(lián)合減搖控制系統(tǒng)。在低航速時(shí),針對(duì)傳統(tǒng)控制方式所存在的艙內(nèi)水運(yùn)動(dòng)的相位滯后問題,根據(jù)船舶橫搖角加速度可對(duì)橫搖角速度的變化進(jìn)行預(yù)報(bào)的特性,提出最佳相位PD控制方法控制水艙氣閥開閉,使水艙內(nèi)水的振蕩運(yùn)動(dòng)剛好滯后橫搖運(yùn)動(dòng)90°相位角,最大程度地發(fā)揮水... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１減搖鰭作用時(shí)的力矩原理圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍｏｍｅｎｔ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｉｎ?ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ??

５、ＳＰ?Ｃ滿足下式：??＿ｉ＿＝Ａ＾Ａ＝＿Ｌ＝Ａ＝￡＝＾?（２．１６）??ＤＨ?Ｄ｝?Ｄｓ?２ＮＶ?Ｃ２?／，??其中，ｋ為常數(shù)，則式（２．１６）代入式（２．１５）后得：??Ｉｘｉｐ?＋?２Ｎｖｇ＞?＋?Ｃ２＜ｐ３?＋?ＤＨ（ｐ?＋?Ｄ，＜ｐ｝?＋?Ｄｓ（ｐ５?＝?ＤＨａｘ?ｌ｛＼?＋?Ｋ）?（２．１７）??通過“力矩控制”時(shí)，減搖鰭的作用可等價(jià)為將海浪的干擾力矩／）／／？，縮小為原來的??１／Ｒ?＋?１）倍，因此，船舶在不同的海浪遭頻率＆下橫搖響應(yīng)都減小了?（尺＋?１）倍，如圖２．２??所示。且船舶橫搖固有頻率和橫搖阻尼系數(shù)沒有變化，與是否裝備減搖鰭沒有關(guān)系。??ＢＰ??：Ｌ?．??＿?／?＼￣無減搖鰭??／?＼??ｏ＇?Ｊ?＊?１?１?１?１?＊?＿＿?■１??０?０．２?０．４?０Ａ?ＯＪＳ?１?１２?１４?１．？?１．８?２??ａ?（ｒａｄ＇ｓ）??圖２．２減搖鰭的橫搖響應(yīng)曲線??Ｆｉｇ．?２．２?Ｒｏｌｌ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｉｎ?ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ??－９－??

．?？?．?：???大連海事大學(xué)碩士學(xué)位論文?‘?＾???運(yùn)動(dòng)，忽略水艙橫蕩運(yùn)動(dòng)及擾動(dòng)力矩流體動(dòng)力部分的影響。取橫搖角Ｐ、水艙內(nèi)水位相??對(duì)位移Ｚ作為系統(tǒng)的廣義坐標(biāo)，Ｐ值取向右側(cè)橫搖為正，Ｚ值取右側(cè)邊艙中水向上移動(dòng)??為正，如圖２．３、２．４所示。??圖２．３?Ｕ型水艙內(nèi)水運(yùn)動(dòng)示意圖?圖２．４?７乂艙內(nèi)微體積分割示意圖??Ｆｉｇ．?２．３?Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｕ?ｔａｎｋ?Ｆｉｇ．?２．４?Ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃａｌｃｕｌｕｓ?ｉｎ?Ｕ?ｔａｎｋ??根據(jù)拉格朗日方程可知，搭建船舶可控式水艙模型之前，需確定船舶水艙系統(tǒng)的動(dòng)??能和廣義力。??（１）系統(tǒng)動(dòng)能??①船舶動(dòng)能為：??（２．２１）??式中，／，—表示在忽略艙內(nèi)水作用時(shí)，船舶的質(zhì)量和附連質(zhì)量對(duì)．ｒ軸的慣性力矩（ｋｇ．ｍ２）。??②Ｕ型水艙內(nèi)液體動(dòng)能為：??ｒ２＝ｌｊｖＶ／ｎ?（２．２２）??２?ｍ??式中，Ｖ為艙內(nèi)水的微質(zhì)量的絕對(duì)速度。??根據(jù)圖２．３和圖２．４，可得絕對(duì)速度Ｖ的平方為：??Ｖ２?＝?Ｕ２?＋?ｗ２?＋?２ｍｗｃｏｓ（ｍ，?ｗ）?（２．２３?）??式中，《?為艙內(nèi)水的運(yùn)動(dòng)引發(fā)的線速度（ｍ／ｓ）；?ｗ?＝?為船舶運(yùn)動(dòng)引發(fā)的線速??度（ｍ／ｓ）；?５；為一側(cè)邊艙的自由液面面積（ｍ〇；?Ｓ為沿水艙軸線的法線方向的截面積??（ｍ２）；?ｒ?yàn)闄M搖軸與微質(zhì)量ｄｍ的質(zhì)心之間的距離（ｍ）。且有：??ｃｏｓ（Ｓ，?ｗ）?＝?－?ｓｉｎ（ｒ，?ｄｌ）?＝?－?ｃｏｓ?ｙ?（２．２４）??式中，ｄ為水艙中心線上的點(diǎn)與自橫搖中心Ｃ７？之間的距離（ｍ）；?ｙ為ｒ與之間的夾角??－１１?


本文編號(hào)：3433806