波浪适应救助船推进系统设计与操纵性仿真分析

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hahanikan
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我国是一个海洋大国,也是一个航运大国,随着我国海上活动的日益频繁,“海洋救助船”成为海上遇险人员救助的主要力量。在恶劣海况下,波浪适应救助船更方便接近海上遇险人员,也避免了对被救助人员造成二次伤害,同时其双体船型的结构具有耐波性好、抗风浪能力强、机动灵活的优点。波浪适应救助船特殊结构可以实施更加高效、安全的救助,保障救助人员的安全,具有十分重要的研究意义。本文在实验室开发的波浪适应救助船的基础上,研究动力系统的推进特性并进行结构设计,同时设计实现有人和远程遥控两种方式切换控制的结构,在此基础上进行操纵性能分析,主要进行了以下研究:(1)针对现有的波浪适应救助船动力不足,电池重,电池吊舱安全性低等问题,对动力装置重新选型。根据船外机的布置形式、推进短舱的设计需求对新的推进短舱进行概念设计。接着详细介绍了推进短舱的设计过程,最后设计相应的控制系统,实现有人和远程遥控驾驶两种方式对波浪适应救助操控。(2)通过Abaqus软件对设计的推进短舱进行有限元分析,预测其在航行过程中可能发生的任何失效,并对结构进行优化。新设计的动力系统改变了原救助船的重心和浮心位置,影响了救助船在水中的纵倾状态,计算救助船静水状态下的重心和浮心,分析了重心和浮心对救助船浮态的影响,确定了救助船静水中的艏艉吃水差。(3)根据救助船静水阻力的分类,分析了各种阻力之间的相互关系,借助经验公式对救助船不同航速下所受的阻力进行估算。其次,基于Fluent中VOF多相流模型模拟救助船不同航速下的阻力。两种方法计算的结果比较并分析,根据计算的速度阻力关系求得救助船在不同航速下所对应的功率,最终得到有效马力曲线,依次选择相应马力的船外机。(4)通过两种坐标系下的运动分析,建立救助船运动学模型;分析救助船的受力,针对救助船双推进、双片体的特点,构建其动力学模型,并依次构建了救助船的三自由度操纵性模型。借助MATLAB仿真其在不同航速、不同舵角以及差速运转情况下的操纵性能,根据仿真的旋回轨迹得到在定常回转运动中,救助船旋回操纵主要参数都符合标准规定的操纵性使用要求。
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