海洋绞车收放系统动力学建模与仿真分析

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1、密级：秘密中图分类号：TH218硕士学位论文海洋绞车收放系统动力学建模与仿真分析研究生：陈磊导师：黄良沛教授学科：机械工程研究方向：机电系统动力学与控制2018年5月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterDynamicmodelingandsimulationanalysisofthelaunchandrecoverysystemofthemarinewinchCandidate：ChenLeiSupervisorandRank：HuangLiangpei,Professor海洋绞车收放系统动力学建模与仿真分析学位类型学术型

2、学位作者姓名陈磊作者学号15010301026学科（专业学位类别)机械工程研究方向（专业领域)机电系统动力学与控制导师姓名及职称黄良沛教授所在学院机电工程学院论文提交日期2018年5月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论

3、文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要海洋绞车的作业工况非常复杂，在海上风浪作用下，海洋绞车的收放系统会受到极大的影响，使绞车的作业精度大打折扣，情况严重时甚至会发生安全事故。研究收放系统的动态响应，理清不同工况下水下装备的运动状态以及钢丝绳的张力变化情况，对于预防安全事故的发生、提高控制系统的设计精度、

4、保障海洋作业的可靠性具有非常重要的意义。基于此，国外许多学者针对收放系统进行了较为细致深入的研究。由于在国内类似的设备主要依靠进口，对类似收放系统的研究还有所缺乏，大多是将模型简化后进行计算，得到的结果往往与实际情况有所出入。为了更加准确的分析海洋绞车收放系统的动态特性，本文在前人研究的基础上继续深入探究，主要研究内容如下：1、分析海洋绞车基本的运动情况，规划海洋绞车的提升过程，并计算提升过程中各阶段的提升加速度和提升速度等参数。2、以海洋绞车收放系统为研究对象，首先建立了海面不规则波的波面方程，进而将收放架和钢丝绳简化为刚性构件，推导收放系统的动力学方程，

5、最后以不规则波作为收放系统的外部激励，在Matlab中利用数值仿真方法分析不同海况、不同绳长、不同提升速度以及不同负载质量下收放系统的动态响应。3、结合有限元分析的思想以及轴套力建模方法建立钢丝绳的仿真模型，并对钢丝绳的抗弯和抗拉性能进行验证，以此为基础建立了海洋绞车收放系统的虚拟样机模型，对不同工况下的海洋绞车收放系统进行仿真分析，与数值仿真结果进行对比研究，验证了虚拟样机模型的准确性，并分析两种方法的优缺点。4、搭建海洋绞车实验平台以及对应的虚拟样机模型，分别进行空载实验、负载提升实验以及紧急制动实验。通过对比实验数据与虚拟样机仿真结果，进一步验证虚拟样

6、机模型的准确性。关键词：海洋绞车；收放系统；钢丝绳；虚拟样机；动态特性IAbstractTheworkingconditionsofmarinewinchesareverycomplicated.thelaunch&recoverysystemofthemarinewinchwillbegreatlyaffectedUndertheinfluenceofseawindandwaves,whichwillmaketheoperationaccuracyofthewinchreducedgreatly,andevenleadtotheoccurrenceofsa

7、fetyaccidents.Itisveryimportanttostudythemovementstateoftheunderwaterequipmentandthetensionchangeofthewireropeunderdifferentworkingconditions,soastopreventaccidents,improvethedesignaccuracyofthecontrolsystemandensurethereliabilityofthemarineoperation.Basedonthis,manyforeignscholars

8、havecarriedoutamoredetaile