可控被动式减摇水舱控制策略研究

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减摇水舱是世界上成功应用的减摇装置之一,它具有结构简单、价格低廉、易于维修等特点,在零航速或低航速情况下能正常工作。减摇水舱分为三种类型:被动式减摇水舱、可控被动式减摇水舱和主动式减摇水舱。其中,可控被动式减摇水舱是一种高效能的减摇水舱,它可以通过自动控制系统调节边舱顶部的气阀开关来调节水舱内水流振荡周期,以适应经常变化的横摇周期,保证在任何海浪作用下水舱都具有良好的减摇效果。实践表明,该水舱适用于多种类型船舶,不仅能减小船舶在波浪中的横摇和抵抗静倾角,还可以提高装卸效率,减少运输成本,为改善船舶的舒适性和安全性开辟了有效途径。 本论文是基于学校“211”重点建设项目“船舶减摇水舱试验装置”进行的,主要研究可控被动式减摇水舱控制方法和对可控被动式减摇水舱进行摇摆台模型试验。 首先,作者在阅读了大量的国内外资料的基础上,概述了国内外学者在减摇水舱理论研究和模型试验两方面的研究成果,针对可控被动式减摇水舱提出了本论文要解决的问题。 然后,作为以后各章节研究的基础,介绍了被动式减摇水舱和可控被动式减摇水舱的工作原理,对可控被动式减摇水舱的控制阀配置进行阐述,并且给出了可控被动式减摇水舱的固有周期的选取方法。 其次,基于拉格朗日方程建立了可控被动式减摇水舱的数学模型,并且运用脉冲响应法对数学模型进行了求解。控制策略是根据横摇角度和边舱液位信号的变化来对气阀进行控制,采用这种控制策略对可控被动式减摇水舱进行了仿真研究,结果表明所控制策略是行之有效的,可控被动式减摇水舱能在更宽的频率范围内达到较好的减摇效果。 最后,对可控被动式减摇水舱的控制系统进行设计,除了进行理论研究外,进行减摇水舱模型性能试验是研究可控被动式减摇水舱性能、进行船舶横摇运动预报的不可缺少的步骤。本文系统地介绍了可控被动式减摇水舱监控系统的硬件设计和水舱控制、数据采集软件程序实现工作,然后进行了可控被动式减摇水舱进行了模型试验,根据横摇角度和边舱液位的信号变化来控制气阀的开启和关闭,取得了一定的减摇效果。
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