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基于船舶运动模拟和预报的垂直装填系统仿真研究
| 论文题名： | 基于船舶运动模拟和预报的垂直装填系统仿真研究 |
| 关键词： | 舰载导弹;垂直装填系统;波浪载荷;波浪补偿;两轴稳定平台 |
| 摘要： | 近年来，随着陆地资源被大量开采，接近枯竭，人们对海洋资源开发和利用的日益重视，与邻国就海洋资源开发的矛盾开始突显;同时，随着我国进出口贸易额大增，大量我国商船往来于世界各地，由于恐怖主义和海盗等日益猖獗，我国商船在外航行的安全性受到威胁。为保证我国合法的海洋权益并为商船的航行安全提供保障，对我国海军舰船远洋作战能力和远洋补给能力提出了更高的要求。无发射死角的导弹垂直发射技术提高了舰船的攻击反应速度和覆盖范围，是我国未来舰载导弹发射的新趋势。如何快速准确地进行导弹垂直装填是保证舰船远洋作战能力的难题。针对此问题，本文在建立舰载导弹垂直装填系统机械结构模型的基础上，考虑到海洋随机波浪的影响、船舶的波浪载荷响应、系统波浪补偿装置控制方式等因素，对垂直装填系统进行动力学联合仿真，以得到不同海况条件下垂直装填系统的运动响应。本文的主要研究工作如下: 首先，分析了导弹垂直装填系统的组成，确定了本文的导弹垂直装填作业流程，建 立了以波浪补偿装置和垂直装填装置为关键的导弹垂直装填系统。 其次，通过波浪模拟仿真的方法，针对船舶在不同海况条件下的摇荡运动进行模拟仿真。建立了随机波浪数学模型，利用数学模型和波能谱仿真方法编写波浪模拟程序并建立了船舶运动模拟仿真平台。利用该平台，得到随机波浪波能谱仿真曲线、横纵摇方向上的波高模拟曲线、波倾角模拟曲线以及船舶横、纵摇运动角模拟仿真曲线。 然后，通过时域和频域内两种短期预报的方法对垂直装填作业时两船舶的相对运动状态进行仿真预报。利用波浪模拟仿真得到的数据，验证了AR预报模型的可行性，对基于时序AR自回归模型的船舶运动短期预报进行了仿真验证和误差分析，比较各方法的预报精度和适用条件。 最后，分析了两轴稳定平台的波浪补偿原理，进行了姿态解算，得到了平台位姿（上平台面倾角）与横、纵摇轴伸长量关系。使用ADAMS和MATLAB对导弹垂直装填系统进行动力学联合仿真，在保证机械系统建模完整性的同时保证系统控制的准确性，提高了仿真精度，确保了试验条件与真实海洋环境的相似性，得出了不同海况条件下系统的响应，为虚拟样机的优化提供数据参考。 |
| 作者： | 周裕力 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王能建 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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