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高速双体船纵向运动及其控制研究
| 论文题名： | 高速双体船纵向运动及其控制研究 |
| 关键词： | 高速双体船;纵向运动;T型水翼;阻流板;响应特性 |
| 摘要： | 随着高性能船舶的快速发展，高速双体船以其高航速、良好的稳性和开阔的甲板面等优点，受到业界的广泛关注与研究，在军用及民用领域里具有广阔的应用前景。但作为海上运载平台，高速双体船型不仅具有与普通双体船型相同的在斜浪航行时横摇与纵摇耦合的“扭摇”运动及晕船现象，并且还会因高航速(或遭遇频率的提高)而导致高速双体船型迎浪航行时较普通双体船型产生更为剧烈的纵向运动(升沉和纵摇)和更大的垂向加速度。因此，必须考虑加装必要且适用的减缓纵向运动的运动控制装置，并提供最优的控制策略及模型以达到减缓纵向运动的目的。 本文介绍了目前最具有实用价值的T型水翼与阻流板的组合控制装置，在片体首部配置可控水翼，在片体尾部配置可控阻流板，利用水翼的升力效应和阻流板的阻升效应来抵御升沉和纵摇运动。采用商业计算流体力学软件Fluent分别对加装T型水翼、加装阻流板及同时加装T型水翼与阻流板时船舶水动力性能进行研究计算分析，并引入减摇静特征数的概念来衡量运动控制装置(如首水翼、尾阻流板、以及水翼与阻流板的组合)的最大减摇能力。 在水翼与阻流板减摇静特征数仿真预报的基础上，进一步应用船舶运动理论及其数值计算方法，采用适用于船舶与海洋工程结构物运动及水动力数值分析的商用AQWA软件计算某双体船型纵向运动的响应特性以及该船型纵向运动水动力系数和波浪力，为水翼与阻流板联合控制的控制策略、控制建模和控制参数设计提供必要的输入。 在已知双体船纵向运动的响应特性以及该船型纵向运动水动力系数和波浪力的基础上，在Matlab软件下的Simulink环境下建立双体船纵摇和升沉运动的自动控制仿真模型，研究得出水翼与阻流板联合控制的主动控制策略、自动控制仿真模型及PID控制参数，并对双体船纵摇和升沉运动进行自动控制仿真试验，观察受控双体船减摇效果。最后，对水翼和阻流板采取联合主动控制，给出某型双体船升沉和纵摇运动幅频响应仿真结果及不同海况下升沉与纵摇运动统计特征值，并与裸船体和加装水翼与阻流板后的被动控制下运动结果进行比较。 |
| 作者： | 刘冰 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 丁勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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