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全回转起重船压载水调拨优化及仿真研究
| 论文题名： | 全回转起重船压载水调拨优化及仿真研究 |
| 关键词： | 全回转起重船;压载水;调拨优化模型;仿真分析 |
| 摘要： | 随着世界各国大力开发海洋资源，海上的作业需求日益增加。起重船作为海上作业的关键设备，在救助打捞、海上石油开发、海上设备安装和深海工程等大型工程中占据着重要角色。随着海上作业难度的加大，起重船也向着大型化、复杂化和智能化的方向发展。本文在分析了大型全回转起重船吊载作业过程的基础上，考虑了阀的响应动作时间与压载水在管路中流动的时间，建立了全回转起重船压载水调拨优化模型，结合实际算例进行求解，再通过搭建仿真模块，分析了起重船在作业过程中的浮态并给出吊机与压载水调拨的匹配策略，最后通过实验验证了优化模型的可行性与仿真模块的准确性。本文主要研究内容包括： （1）基于船舶静力学和优化理论，以各个压载舱水位高度为优化变量，以船舶在吊载作业中的稳性等作为约束条件，以压载舱水位变化时间、阀的响应动作时间和压载水在管路中流动的时间的总时间作为优化目标，建立了全回转起重船压载水调拨优化模型，为压载水智能调拨方案及智能压载系统的设计奠定基础。 （2）针对起重船大型化的特点，使用序列二次规划算法（Sequence Quadratic Program，SQP）求解调拨优化模型，省时高效。以具有25个压载水舱起重船压载水调拨方案设计为例，计算结果表明当吊机吊载重物由船艏向左舷回转至90°时，船内压载水的流动方向为左舷至右舷，后期由船艉至船艏。由优化方案与经验方案对比，在压载水泵额定负荷下工作时，压载时间仅为经验方案所需时间的77%。 （3）基于Simulink搭建仿真模块，建立仿真模型，结合仿真案例对优化方案进行仿真分析。首先模拟分析了起重船在空载状态下作业，可知吊载作业时船舶的横倾相比于纵倾变化更加明显，船舶纵倾变化幅度小，不加装压载水也可满足调拨规范，因此调拨过程可以只考虑船舶横倾的影响。其次仿真模拟分析了起重船中存在压载水调拨时的作业状态，通过结合吊机与压载水泵的动作状态，给出了吊机与压载水泵的匹配策略，以实现起重船作业时的吊机与压载水泵的匹配协调。 （4）最后使用实船模型进行了全回转起重船压载水调拨实验，测量了船舶在空舱状态及压载水调拨状态下的船舶浮态，同时结合仿真模型，验证起重船在吊机等待策略下作业的可行性。 |
| 作者： | 梁辰 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 刘志杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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