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低航速减摇鳍的升力特性分析及控制方法研究
| 论文题名： | 低航速减摇鳍的升力特性分析及控制方法研究 |
| 关键词： | 低航速减摇鳍;升力特性;横摇运动;模糊控制;船舶减摇 |
| 摘要： | 船舶在海里航行时，无论处于哪种航速下，当受到海风、海浪和海流等干扰的作用，都不可避免的会产生摇荡运动，其中以船舶的横摇运动最为显著。减摇鳍是目前最有效且应用最广泛的主动式减摇装置，它主要是通过鳍上产生的升力来抵抗海浪的干扰作用力，减摇效果可达90％以上。然而传统减摇鳍存在一个缺陷：只有当船舶的航速较高时，才能有效的进行减摇。当船舶航速较低甚至是在系泊状态下，无法有效地进行减摇。随着船舶与海洋工程的不断发展，人们对船舶运动稳定性的要求越来越高，迫切需要研究一种既能在中、高航速下减摇，又可以在零、低航速下减摇的减摇鳍装置。这种新型减摇鳍在国外已经研制成功，且已广泛的应用于大型游艇上，实践证明这种低航速减摇鳍在全航速下均具有非常好的减摇效果。鉴于国内还没有低航速减摇鳍的应用实例，因此对其进行研究具有很大的现实意义。 论文首先总结了国外低航速减摇鳍的发展状况，分析了低航速减摇鳍产生升力的原理及减摇原理，并且对适用于低航速减摇鳍的鳍型进行了研究。然后采用流体力学相关知识，分析了低航速减摇鳍上流体作用力的组成，建立了低航速减摇鳍系统升力数学模型。 为了分析低航速减摇鳍的水动力特性，论文建立了低航速减摇鳍的物理模型，应用FLUENT流体力学仿真软件，分别对不同运动方式下的低航速减摇鳍进行了数值仿真。分析了不同运动控制参数(转动周期、最大转动角度、转动角速度、转动角加速度、加速转动时间、匀速转动时间)，以及船舶横摇、船舶航速等对低航速减摇鳍水动力的影响。 最后根据低航速减摇鳍的特点，确定了低航速减摇鳍系统的控制方法：中、高航速下，采用传统PID控制方法；低、零航速下，采用模糊控制方法。并且建立了“海浪-船舶-减摇鳍”系统模型，采用实船参数针对不同海情进行了低航速减摇鳍的减摇效果仿真，仿真结果显示出本文设计的低航速减摇鳍在任意航速下都可以取得较好的减摇效果，从而说明了本文设计的低航速减摇鳍在理论上是可行的。 |
| 作者： | 魏鹏 |
| 专业： | 检测技术与自动化装置 |
| 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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