六自由度水下并联对接装置波浪力仿真

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第1期舰船科学技术Vo1．26．No．12004年2月SHIPSCIENCEANDTECHN0IDGYFeb．，20O4文章编号：1672—7649(2004)01-13010—04六自由度水下并联对接装置波浪力仿真何晋，孟庆鑫，孙建梅，瞿晓荣(哈尔滨工程大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：介绍了一种横置六自由度并联机构的新型水下船体对接装置，分析了在横置工作状态下机构的波浪力对装置的影响，通过数值仿真的具体实例，验证了此装置能够适用于水下对接的实际要求。关键词：并联机构；数字仿真；对接装置中

2、图分类号：TB121；TB126文献标识码：AWorkspaceanalysisforunderwaterparallelinterfacingapparatusHEJin，MENGQing—xin，SUNJian—mei，QUXiao—rang，(CollegeofMechanicalandElectricalEng．，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Thepaperpresentsanewtransversedockingdevicehasonthesixdegreestewar

3、eprafallelH1a—nipulatorusedtoconnecttosalvebetweenfleetsunderwater，analyzingthewaveforceimpactinthestateoftrans—verse．ThedatesimulationshowsthattheapparatusCanadaptpracticedemandinwaterdocking．Keywords：parallelmechanism；workspace；interfacingapparatus对接完成后接通电磁铁可减小海浪对装置的影响。0引言中部的波纹管内置有

4、钢丝骨架以减小对接时的缓冲随着海洋事业的不断发展，人类在海底的活动越力。驱动方式考虑到水下工作环境和驱动力较大采来越多，无论在海洋开发，还是在援潜救生方面，水下用液压驱动方式，六个驱动液压缸一端经球铰与动平对接技术都有重大的研究价值和广阔的应用前景一。台相连，另一端经虎克铰与定平台相连，当靠上对接国内外有关对接装置大多是用在水下和太空，水下对目标后，通过检测压力传感器的信号，规划出并联对接装置主要在救生艇对失事潜艇的救援中得到应用接装置的姿态和位置，实现位置的精确对接(理论上和发展，空间对接装置主要用于太空飞船的对接。近六自由度并联装置可到达空间任意位置)。年来

5、国内外兴起并联机构研究热，并联机构已广泛用定平于太空飞船的对接，用于水下对接装置的对接，国外还处在初步的研究阶段，国内还是空白。本方案提出抢修作业船的一种带缓冲装置的六自由度并联对接波纹装置，该装置与对接船体对接后形成一条干通道，从而实现“海中作业陆地化”。球铰1装置组成及工作原理水下并联对接装置可分为机械本体、液压系统、液压控制系统三部分。定平台通过螺栓与船体法兰相连，气囊)动平台上有气囊和电磁铁，气囊起密封和缓冲作用。图1对接装置结构示意图收稿日期：2003—01—09维普资讯http://www.cqvip.com第1期何晋等：六自由度水下并联对接装置波浪

6、力仿真．11．从而得到机构的位置反解计算方程2驱动油缸杆长的确定E2]f=√f乞+f2v+f乞i=1，2，．．．，6。首先在机构的上、下平台上建立一坐标系，如图当已知机构的基本尺寸和上平台的位置和姿态2所示。动坐标P—x'yz系建立在上平台上。坐标后，就可以利用上式求出6个油缸驱动器的位置。系。一xyz固定于下平台上。在动坐标系中任一向量尺可以通过坐标变换方法变换到固定坐标系的。3机构波浪力分析我国海域辽阔，沿海海域共有18个海区。描述海浪等级时，最常用的是有义波高h。对海浪等级的定义而今尚未统一，目前常采用Loft和Price在其非正式报告中对海情进行的分类，

7、按照海浪及风的特性将海情分为0～9级。从18个海区海浪统计资料，5来看，我国沿海海域频繁出现的海况为3级，有时也会出现6～8级。因此，在海洋中使用的结构物必须B5要考虑波浪力对它的影响。莫里森方程常用来分析结构物所受波浪力的影响，它假设结构物的存在不影响波浪特性。因此，波浪载荷可以描述为波浪流体加速度产生的惯性力和粘性产生的摩擦力之和：B4B3莫里森方程的微分形式为厂]bdF=cd+寺CepdAIIb式中：dF为作用在体积为d、投影面积为d的构件‘微段上总的波浪力；n和lZ为垂直于物体轴线的瞬s时波浪流体加速度和速度；Cd和C分别为阻力系数17J6L-_／B，和

8、惯性力系数。现仍以前面讲