轮机工程毕业设计（论文）-“育鲲”轮减摇鳍系统控制浅析及可靠性的提高

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1、大连海事大学毕业论文“育鲲”轮减摇鳍系统控制浅析及可靠性的提高专业班级：轮机2006-4姓名：指导教师：轮机工程学院目录前言41减摇鳍简介41.1减摇鳍的作用41.2“育鲲”轮减摇鳍的参数41.3“育鲲”轮减摇鳍的优点42减摇鳍减摇原理53减摇鳍液压系统73.1液压泵站93.2油路板（元件16）93.3比例阀（元件17）93.4旁通阀（元件13）/双向溢流阀（元件2）103.5减摇鳍收放阀（元件1）和平衡阀（元件36）103.6负载感应/插装补偿阀组103.7油冷却器（元件31）和回油滤器（元件29）114减摇鳍

2、控制原理114.1减摇鳍控制系统114.2电动机控制134.2.1主电动机的起动134.2.2主电动机的保护144.2.3主电动机的停止154.2.4应急电动机起动单元154.3叶片伸出和回笼控制154.3.1叶片伸出154.3.2叶片回笼164.3.3SOLAS面板164.4叶片倾斜控制174.4.1电液随动系统17（1）随动系统的工作原理17（2）船舶航速控制17（3）稳心优化作用184.4.2叶片倾斜的具体实现185提高“育鲲”轮减摇鳍可靠性195.1航速控制的改进195.1.1航速控制规律的设计195.1

3、.2航速信号的接入205.2叶片助摇问题的解决205.2.1叶片助摇监测205.2.2助摇现象的解决22结论22【参考文献】22“育鲲”轮减摇鳍系统控制浅析前言1减摇鳍简介1.1减摇鳍的作用船舶在海上航行，由于风、浪的扰动，要产生摇摆，包括纵摇、横摇、首摇等等。由于船舶横摇阻尼较小，往往导致过大的横摇摆动，船舶横摇会增加船舶倾覆的危险性，增加甲板上浪次数，产生船体和设备的附加应力，增加人员的疲劳程度。特别是在“育鲲”轮教学实习船上，横摇会影响学生的实习效果，设计横摇性能优良的船舶非常必要。1.2“育鲲”轮减摇鳍的

4、参数“育鲲”使用的减摇鳍型号是Aquarius50系列，每舷各有一个叶片，叶片面积为3.03㎡，总重量为20.3吨,叶片伸出长度2.75m，叶片长宽比为2.5，工作叶片角为21.5°，最大叶片角为25°，叶片角减小发生在船舶航速16.7节以上。“育鲲”轮减摇鳍在船舶航速为16.7节（海浪输入为4.111°）的表现：没有安装减摇鳍时横摇角为16.5°，安装减摇鳍后的横摇角为3.5°，横摇减少百分比为80%每个叶片上的升力为160.435KN力矩臂为11.318m稳定力矩为3671.747KN.m每个海浪输入度的横倾

5、力矩为1277.22KN.m波倾斜能力（叶片功率）为2.843°1.3“育鲲”轮减摇鳍的优点Aquarius折叶式减摇鳍用紧凑的、轻量级的设计和最先进的控制来提供高性能的横摇阻尼，用最小尺寸、最小重量、最小数量零部件的鳍板操作机构满足更小船舶的需求。1、采用大升力的鳍片来提高减摇效果2、液压、机械和控制设备安装费用低3、船舶的报警和监视系统结合容易4、鳍叶的倾斜和伸展由线性执行器完成5、采用内部润滑系统6、液压系统采用负载感应2减摇鳍减摇原理AQUARIUS折叶式减摇鳍减摇系统的设计，是通过控制两个（一个左舷，一

6、个右舷）叶片击水角度（攻角），来减少海浪导致的船舶摇摆力矩。假设在波浪作用下，作为刚体的船舶横摇可以用绕首尾线摆动的角度，角速度，角加速度来表征运动情况，并规定从船尾向船首看时，以顺时针方向为正，逆时针方向为负。船舶在海浪中的横摇所受的力矩可以看成船舶在静水中横摇所受的力矩加上波浪对正浮状态船体的扰动力矩。为此，船舶在海浪上的横摇受以下五种力矩的作用，如图2.1。图2.1力矩对船舶的作用（1）复原力矩当船舶横摇某一角度时，此时浮心和重心不在同一垂线上，形成了一个使船舶回复到原位置的力矩，即复原力矩，使船舶回复到原

7、位置。当横摇角不大于10~15度时，可以应用初稳性公式：（2.1）式中：为船舶排水量，为初稳性高度。（2）阻尼力矩船舶在水中横摇，由于船体和水之间存在相对速度，船体必须受到阻尼，阻尼力矩大体受到三个原因的作用，摩擦阻尼，兴波阻尼，漩涡阻尼。小角度横摇时，认为船舶是时间恒定的线性系统，即阻尼力矩与角速度成线性关系。（2.2）式中：为阻尼力矩系数。（3）惯性力矩船舶在横摇过程中有角加速度存在，必然产生惯性力矩。横摇的惯性力矩是由两部分组成的，即船体本身的惯性力矩和附加惯性力矩。惯性力矩与角加速度成线性关系。（2.3）

8、式中：为船体对轴的质量惯性矩，为船舶绕轴转动时其附连水的惯性矩。（4）波浪扰动力矩波浪改变了船体水下的体积形状，从而产生复原扰动力矩，船体的存在阻止了波浪的运动，反之波浪也给船体一个作用力矩，此力矩为阻尼扰动力矩，附加质量也存在有惯性扰动力矩。故扰动力矩可以写成：（2.4）式中：为有效波倾角。（5）扶正力矩由于减摇鳍的存在，当船舶在航行中，当两个叶片以一定角度倾斜，（根据