鳍水动力应用及鳍和水舱综合减摇系统研究

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1、鳍水动力应用及鳍和水舱综合减摇系统研究捅姜为了使舰艇在各种航态(中高航速、低航速和零航速、各种遭遇浪向)下，能够很好地减摇，最好的方法是综合控制减摇鳍和减摇水舱系统，使达到两种装置的协调组合，资源的合理配置，最大限度地减小船舶的横摇。本文的研究以船舶在各种航态下的减摇为目的，以减摇鳍和减摇水舱为基本控制单元，以综合减摇系统的各组成部分的建模、仿真及优化研究和在系统中的实现为研究、设计重点，通过合理地配置组成船舶综合减摇系统，减小船舶的横摇。本文主要进行以下的研究工作：根据鳍模水动力试验报告中对鳍的模型在各种状

2、态下的定常和动态水动力试验数据分析，提出了对低精度数据处理分析有效的最小二乘法多项式曲线拟合方法来处理水动力结果中的试验误差。阻力系数用分段多项式法对其进行了拟合，而升力系数和转矩系数采用了分段多项式和二次曲线结合的拟合方法。为了实现对鳍施加动态水动力作用，根据鳍模动态水动力试验曲线，利用BP神经网络去逼近鳍的动态水动力特性曲线并作为减摇鳍实验装置的升力函数发生器。并以此求取在随机海浪作用下的动态水动力，仿真随机运动的鳍所产生的升力。此方法在升力控制减摇鳍的台架试验中得到应用。从研究前后鳍水动力耦合系数中，分

3、析后鲳受到前鳍的水动力干扰，通过减摇鳍控制系统控制器来补偿后鳍水动力下降问题，从而提高两对鳍的整体减摇效果。在减摇鳍的设计中，采用动态水动力系数取代静态水动力系数，采用动态转鳍力矩系数来计算减摇鳍的伺服系统的转鳍功率，从而使减摇鳍系统的转鳍伺服系统功率选择更合理。将参数频率响应技术应用于研究装备两个不同固有频率的被动式u型减摇水舱的船舶横摇响应的仿真，可以看到表征水舱特性的四个参数：减摇水舱的固有频率、无因次阻尼系数、固有频率低的水舱参数孙水舱的垂直方向的位置布置对水舱的减摇效果影响。以RO／RO船为对象，研

4、究船舶在减摇鳍和双减摇水舱综合减摇装置作哈尔滨工程大学博士学位论文用下的动力学模型，对综合减摇控制系统进行建模研究，设计了减摇鳍和双减摇水舱的综合平衡控制系统。提出了采用以低容量减摇鳍和小体积双减摇水舱作为减摇装置的综合减摇技术。研究内容以船模水池的水动力试验数据为基本内容，以本校的减摇鳍设计方法为主要研究手段进行的。研究结果可供减摇鳍、减摇水舱和综合减摇装置的研究和设计工作作为参考。关键词：船舶综合减摇；减摇鳍；减摇水舱；动态水动力；转鳍伺服系统鳍水动力应用及鳍和水舱综合减摇系统研究ABSTRACTInor

5、dertowellreduceshiprollingindifferentshipsailingconditions(mid-hi曲speed，lowspeedandzerospeed；differentencounterdirections)，thebestwayistousetheintegrantfmstabilizerandanti—rolltankcontrolsystem，andtogetthetwodevicescoordinatecombinationandreasonablyconfigur

6、ation,SOaStoreducetheshiprollingintofullplay．Itisthepurposetoreduceshiprollingindifferentshipsailingconditionsbyusingthefinstabilizerandanti—rolltankaSthebasiccontrolunits；inmodeling，simulationandoptimizationtheindividualpartsofthecombinationanti-rolldevice

7、s，putthestressontheresearchdesignworkstogetreaSonablycombinationanti—rolldevicesconfigurationandwellrollreducing．TheresearchworksinthedissertationareaSfollowing：Basedonanalysisonstatisticanddynamichydro—dynamicforcesdataofthefinmodelsintowingtankindifferent

8、conditions，putforwardamultinomialfittingmethodusingleastsquaremethodtodealwiththemeasurederrorsofthehydro—dynamicforcesdata．Themethodispowerfultotreatroughdata．Thedranhydro—dynamicforcecoefficientsaref