船舶减摇水舱测试系统设计及控制策略研究

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1、分类号：U664.7+3密级：公开UDC：学校代码：10127硕士学位论文论文题目：船舶减摇水舱测试系统设计及控制策略研究英文题目：ResearchoftestsystemandcontrolstrategyaboutAnti-rollingtankofships学位类别：工程硕士研究生姓名：张杰荐学号2013022253学科(领域)名称：机械工程指导教师：杨建鸣职称：教授2015年6月4日独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果

2、，也不包含为获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文（纸质版和电子版）的规定，即：本人唯一指定研究生院有权保留送交学位论文在学校相关部门存档，允许论文在校内被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。在论文作者同意的情况下，研究生院可以转授权第三方使用查阅该论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）签名：导师签名：日期：摘要减摇水舱是现阶段船舶减摇中重要的减摇装置之一，

3、主要适用于零航速或者行驶速度较慢的船舶中，减摇水舱按照结构形式可以分为U型减摇水舱和槽型减摇水舱，而U型减摇水舱又可以分为主动式减摇水舱、被动式减摇水舱和可控被动式减摇水舱三种。可控被动式减摇水舱在多种航速下都有一定的减摇性能，运用少量的能量通过对安装在两边舱底部水阀或气阀进行控制，来达到对舱内流体横摇控制的目的，使水舱内的液体总是集中在船舶向上运动的一侧，为船体产生一个稳定的力矩，从而避免在非谐摇区中出现幅值变大的现象，以此方式来达到改变水舱的固有周期目的。减摇水舱试验台架是研究和设计减摇水舱的重要设备之一。它可以模拟实际船舶在海上航行的运动情况，并从它的运动

4、中研究水舱的运动和控制规律，为实际控制方式提供更为可靠的各种参数。本论文介绍了减摇水舱试验台架整体结构的设计和控制系统硬件的选取，并详细介绍了试验台架中U型水舱结构的设计原理以及尺寸的设计，对U型水舱的运行规律进行了深入的分析和研究。为了实现对水舱自动控制算法中数据的采集、分析，运算，并对水舱阀门做出相应的控制，论文根据研究需要对减摇水舱控制原理进行了需求分析和功能分析。并提出了一种基于西门子控制模块及软件通讯协议的控制系统设计方案。该方案基于高性能、高可靠性的S7-200模块对系统进行分布式设计，将系统分为中心控制器和人机交互模块，并采用了气阀与水阀同时控制的

5、方式。与常规控制模式相比，它在控制输出控制反馈中更加有效，使水舱在实际应用中拥有更为良好的减摇效果。论文最后给出了减摇水舱实验台架试验后的结果。结果表明，研制的水舱及控制理论在模拟的海浪中具有一定的减摇效果，本论文的研究对减摇控制理论的及实验台架的设计具有重要的意义。关键词：试验台架；PLC控制；减摇水舱；船舶横摇IAbstractAsoneoftheimportantstabilizerofshipanti-rollingnearly,Anti-rollingtankissuitableforzerovelocityorlowspeedshipanti-rol

6、lingmainly.Accordingtothestructuralformanti-rollingtankmainlycanbedividedintou-shapedanti-rollingtankandtanktypeanti-rollingtank,andtheu-shapedanti-rollingtankcanbedesignedasapassiveanti-rollingtank,activeanti-rollingtankandcontrollablepassiveanti-rollingtank.Controllablepassiveanti-

7、rollingtankcanmeetthedampingperformanceundervariousspeedsinsomedegree,Thepurposeofcontrollingtherollingcontrolofthefluidinthecabinisachievedbycontrollingthewatervalveorairvalveatthebottomofthecabinbytheuseofasmallamountofenergy.Thusitkeepsthewaterinthetankintheupsideoftheship,soastoa

8、voidthelarge