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可变周期减摇水舱阻尼板结构及控制方法研究
| 论文题名： | 可变周期减摇水舱阻尼板结构及控制方法研究 |
| 关键词： | 可变周期减摇水舱;阻尼结构;数学模型;仿真模型;控制策略;船舶回转性能 |
| 摘要： | 减摇水舱是一种存全航速下都能起到减摇效果的减摇装置。其本身依靠船舶的横摇运动产生高低液位差，即出现两边舱的重力差，形成对抗力矩，减小船舶的横摇幅值。其中可变周期减摇水舱就是一种近几年发展起来的新型减摇水舱。可变周期减摇水舱是在U型被动式减摇水舱的基础上加了中间阻尼挡板控制而设计的，水舱依靠中间阻尼挡板的旋转改变水舱内部水流运动，从而达到改变水舱固有周期的目的，它能够适应不同的海况，在其工作范围内有效地减摇。可变周期减摇水舱具有结构简单、造价低廉、周期适应范围宽的优点，并且兼具有破冰、抗横倾等作用，因此被广泛应用于具有各种作业任务的船舶中。 本文参考了国内外相关水舱的研究资料，在原有研究的基础上，借鉴并拓展了前人的研究方法，运用在可变周期减摇水舱的研究中。建立了研究过程中所需的数学模型：海浪数学模型以及船舶-可变周期减摇水舱系统的数学模型，同时分析了船舶-水舱系统的受力情况，给出了减摇水舱相关参数的求解方法，并讨论了减摇水舱减摇能力的评价方法。 以某型号船舶上的可变周期减摇水舱为例，用流体力学的方法建立了可变周期减摇水舱气液两相流模型，从理论上研究了可变周期减摇水舱内部流体的运动情况以及阻尼产生的原因。在此基础上分析了不同水舱阻尼板布置位置以及阻尼板结构对水舱的影响，同时还通过仿真的方法总结了中间阻尼挡板对水舱周期与阻尼的影响，并对水舱局部阻尼结构产生的影响进行了分析。通过对减摇水舱结构的分析，为水舱结构的设计以及控制打下了基础。 在海浪-船舶-可变周期减摇水舱系统数学模型的基础上，搭建系统的仿真模型。研究了可变周期减摇水舱的控制策略并对处于不同航行状态影响下的水舱减摇能力进行了分析。针对可变周期减摇水舱工作过程中的某一周期状态，分析了不同的阻尼系数对水舱减摇能力的影响。并通过仿真的方法研究了船舶在规则波与不规则波状态下水舱的工作特性。 针对船舶的回转运动，研究了减摇水舱对船舶回转性能的影响。建立回转过程中船舶-减摇水舱运动方程式，并在Matlab/Simulink仿真环境下，从静水时以及有海浪时两个方面，分析了减摇水舱对船舶的横摇角、横倾角、回转直径以及回转周期等参数的影响。 |
| 作者： | 安震 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 梁利华 |
| 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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