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低航速减摇鳍水动力特性分析及驱动控制技术的研究
| 论文题名： | 低航速减摇鳍水动力特性分析及驱动控制技术的研究 |
| 关键词： | 低航速减摇鳍;水动力特性;驱动控制;三维仿真 |
| 摘要： | 虽然中高航速情况下，减摇鳍能够实现近90％的减摇效果，但是零低航速情况下，减摇鳍几乎没有减摇功能，至关重要的一个因素是减摇鳍表面水流速度小或为零，无法产生能够满足抵抗外界干扰的横摇稳定力矩。对于需要完成海上定点作业的船舶及出海低航速或系泊情况下的大型游艇来说，为保证工程实践的安全性、船舶的适航性及船员游客的身体健康，不得不在有限的船体空间内装备减摇水舱，而水舱仅在谐振区内才有较佳的减摇功能，同时装备减摇鳍和减摇水舱的造价十分昂贵且配套装置复杂。为此，研究设计人员对零低航速减摇鳍的研究投入了很大精力和时间。虽然国外已经有几个公司和机构成功研制并装备到不少的船舶，但国内还未有成功先例。 本文在深入研究课题背景的基础上并以实践应用为目的，对投影为四边形的鳍翼的水动力特性做了较为深入的仿真研究。 研究的主要内容包括：首先，概述了课题国内外的研究发展状况及已经装船的实测实验结果；其次，阐述了减摇鳍在中高航速及零低航速的工作原理，并结合理论推导鳍翼拍击运动的升力计算表达式；再次，针对本文中所采用的投影为四边形的鳍翼，建立三维仿真数值模型，通过模拟仿真分析对比了中高航速下与常规减摇鳍的水动力特性的区别，以鳍翼实际工作中角速度梯形的拍击方式做了大量的仿真分析，并提出了较为优化的拍击规律，通过分析大量仿真数据拟合了升力计算式；从设计鳍翼的外形入手，做了制流板对鳍翼静态动态特性的仿真分析。 最后，研究了零低航速减摇鳍的设计原则，并结合某一仿真做了简要的说明。对搭建控制仿真模型的海浪谱做了仿真分析，并将其作为海浪干扰作用于船舶，研究了控制系统所需的各个部分，设置不同的海况，以分析减摇鳍的控制系统的减摇效果。 |
| 作者： | 王茂庆 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 吉明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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