系泊状态船舶横摇减摇装置与系统PDF电子书下载
交通运输
- 作 者：王宇着
- 出 版 社：沈阳：辽宁科学技术出版社
- 出版年份：2013
- ISBN：9787538183351
- 页数：257 页
图书介绍：本书在分析减摇水舱控制机理的基础上，根据最优控制原理，提出了可控被动式减摇水舱的最佳控制，给出了最佳控制的实现方法；研究了主动式减摇水舱控制器的设计及确定水舱主动力的方法；对被动式、可控被动式和主动式减摇水舱系统进行了仿真分析。 查看图书目录点击购买PDF全本电子书 上一篇：低碳汽车 地球最好的“退烧药” 典藏版下一篇：城市轨道交通信号与通信系统 《系泊状态船舶横摇减摇装置与系统》目录 标签：系泊 船舶 装置 状态 系统
1 绪论1
1.1 研究目的和意义1
1.2 船舶零航速减摇相关技术发展综述2
1.2.1 舭龙骨2
1.2.2 减摇水舱3
1.2.3 减摇鳍6
1.2.4 升力减摇鳍8
1.2.5 零航速减摇鳍10
1.3 仿生流体力学研究概况13
1.3.1 Weis-Fogh机构研究概况13
1.3.2 扑翼理论研究概况14
1.3.3 鱼类摆动尾鳍和胸鳍推进研究概况16
1.4 主要研究工作17
2 系泊状态船舶减摇理论研究18
2.1 船舶横摇运动的数学模型18
2.2 海浪的数学模型19
2.2.1 海浪的基本特性与数学描述19
2.2.2 海浪的波能谱20
2.3 海浪作用下零航速时船舶的横摇响应21
2.4 减摇水舱的减摇原理22
2.4.1 减摇水舱工作原理22
2.4.2 船舶—可控被动式水舱系统数学模型25
2.4.3 系统方程求解32
2.5 减摇鳍的减摇原理38
2.5.1 传统减摇鳍的减摇原理38
2.5.2 升力减摇鳍的减摇原理39
2.5.3 零航速减摇鳍的减摇原理43
2.6 零航速减摇鳍结构及减摇过程研究46
2.6.1 Weis-Fogh零航速减摇鳍46
2.6.2 单鳍仿生翼零航速减摇鳍48
3 减摇水舱控制方法研究51
3.1 减摇水舱控制机理51
3.2 可控被动式水舱水流控制阀的配置52
3.2.1 水道中的水流控制阀52
3.2.2 气道中的水流控制阀52
3.3 气阀控制时舱内水的运动53
3.4 可控被动式减摇水舱的控制输入54
3.4.1 以边舱水位作为控制输入55
3.4.2 以船舶横摇角作为控制输入57
3.4.3 以船舶横摇角速度作为控制输入57
3.4.4 以水舱连通道水的流动方向作为控制输入57
3.5 可动控制式减摇水舱最佳控制方法58
3.5.1 水舱最佳控制原理58
3.5.2 最佳控制的实现方法59
3.6 主动控制式减摇水舱60
3.6.1 水舱主动力的确定60
3.6.2 主动式水舱控制器设计61
3.7 减摇水舱系统仿真64
3.7.1 水舱固有频率对横摇运动的影响64
3.7.2 可控被动式减摇水舱系统仿真65
3.7.3 主动式减摇水舱系统仿真68
4 减摇水舱系统设计70
4.1 减摇水舱类型选取70
4.1.1 被动式、主动式和可控被动式减摇水舱的选取70
4.1.2 U形减摇水舱和自由液面减摇水舱的选取71
4.1.3 闭式水舱和开式水舱的选取72
4.2 减摇水舱垂直位置布置问题研究72
4.2.1 垂向布置对船舶—水舱系统横摇质量惯性矩的影响73
4.2.2 垂向布置对船舶—水舱系统横摇复原系数的影响74
4.2.3 垂向布置对船舶横摇固有频率的影响74
4.2.4 垂向布置对船舶和水舱耦合惯性矩的影响75
4.2.5 垂向布置对船舶横摇和舱内液体运动的影响75
4.3 减摇水舱固有频率的选取77
4.3.1 被动式减摇水舱77
4.3.2 主动式减摇水舱78
4.3.3 可控被动式减摇水舱78
4.4 U形减摇水舱尺度设计81
4.4.1 减摇水舱尺度参数的确定81
4.4.2 减摇水舱尺度设计程序84
4.5 U形减摇水舱阻尼研究85
4.5.1 水舱阻尼对减摇性能和相位的影响85
4.5.2 阻尼产生原因及舱内流体运动状态分析86
4.5.3 水舱阻尼的估算87
4.5.4 减摇水舱阻尼结构设计89
4.5.5 减摇水舱边舱液体晃荡问题91
5 减摇水舱半实物测量系统93
5.1 减摇水舱测量系统93
5.2 减摇水舱模型94
5.3 测量信号和传感器95
5.3.1 摆动油缸输出转矩信号96
5.3.2 摇摆台转动角度信号96
5.3.3 摇摆台转动角速度信号96
5.3.4 边舱液位高度信号96
5.4 液位变送器97
5.4.1 边舱液位测量原理97
5.4.2 液位变送器的安装97
5.4.3 液位信号变换电路98
5.5 气源99
5.5.1 空气压缩机的选用99
5.5.2 气源处理设备100
5.6 气动电磁阀配置101
5.6.1 闭式水舱气阀的配置101
5.6.2 开式水舱气阀的配置102
5.6.3 控制信号的隔离放大103
5.7 减摇水舱模型性能试验应用软件结构104
5.8 减摇水舱监控系统104
6 改进的Weis-Fogh零航速减摇鳍研究106
6.1 引言106
6.2 两叶片间无缝隙Weis-Fogh零航速减摇鳍106
6.2.1 固定弦长Weis-Fogh零航速减摇鳍流场分析107
6.2.2 流体作用于固定弦长Weis-Fogh零航速减摇鳍翼上的力111
6.3 叶片间缝隙对Weis-Fogh零航速减摇鳍升力的影响114
6.3.1 有间隙Weis-Fogh机构减摇鳍环量计算115
6.3.2 间隙对Weis-Fogh机构减摇鳍环量影响的分析116
6.4 可变弦长Weis-Fogh零航速减摇鳍研究117
6.4.1 可变弦长Weis-Fogh零航速减摇鳍升力特性研究118
6.4.2 可变弦长Weis-Fogh零航速减摇鳍升力特性仿真研究120
6.5 改进的Weis-Fogh减摇鳍数值模拟研究126
6.5.1 Weis-Fogh减摇鳍的数值模拟前处理127
6.5.2 Weis-Fogh减摇鳍的数值模拟结果129
6.6 相关的流体力学基础理论及若干数学公式130
6.6.1 流体力学基础理论130
6.6.2 相关的数学公式135
7 单鳍仿生翼零航速减摇鳍的研究138
7.1 引言138
7.2 无来流流场中鳍的运动规律及相关物理量的定义138
7.3 升沉耦合纵摇减摇鳍升力模型研究140
7.3.1 流场无旋运动作用力Fn的计算141
7.3.2 流体惯性力Fm的计算144
7.3.3 涡旋引起的附加作用力Fv的计算146
7.3.4 升沉耦合纵摇减鳍升力仿真研究147
7.4 单鳍仿生翼减摇鳍的数值模拟156
7.4.1 数值计算前处理156
7.4.2 数值计算结果分析157
8 零航速减摇鳍伺服控制系统研究167
8.1 控制参数对升力的影响167
8.1.1 角度脉动对升力的影响167
8.1.2 转速脉动对升力的影响168
8.1.3 脉动产生的主要因素169
8.2 伺服电动机控制方式的选择170
8.3 电压空间矢量及其选择方式171
8.3.1 电压空间矢量及其对定子磁链的影响171
8.3.2 电压空间矢量对电动机转矩的影响173
8.3.3 电压空间矢量的选择174
8.4 直接转矩控制的基本结构和工作原理176
8.4.1 直接转矩控制的基本结构176
8.4.2 转矩调节176
8.4.3 磁链调节177
8.4.4 磁链运行区间判断179
8.4.5 电压开关状态选择179
8.5 转矩和磁链的观测模型180
8.5.1 转矩观测模型180
8.5.2 磁链观测模型180
8.6 传统直接转矩控制的脉动分析181
8.6.1 磁链幅值控制的脉动分析181
8.6.2 转矩控制的脉动分析182
8.7 改进的直接转矩控制184
8.7.1 SVM-DTC控制设计184
8.7.2 定子磁链幅值控制的收敛性分析186
8.7.3 转矩控制的收敛性分析187
8.7.4 SVM-DTC控制仿真研究189
8.8 零航速减摇鳍伺服控制系统仿真190
9 船舶零航速减摇鳍控制系统研究194
9.1 随机海浪仿真194
9.1.1 海浪波高数字仿真194
9.1.2 海浪波倾角数字仿真195
9.2 船舶零航速减摇鳍系统研究197
9.2.1 升力控制的船舶零航速减摇鳍系统197
9.2.2 考虑限制作用的控制系统仿真研究204
9.2.3 水舱与零航速减摇鳍在系泊状态下减摇效果的对比208
9.3 两对减摇鳍系统211
9.3.1 两对鳍减摇原理211
9.3.2 引入两对鳍系统的原因212
9.3.3 两对鳍系统在零航速减摇中的应用213
10 零航速减摇鳍升力测量装置研究217
10.1 常见的升力测量原理217
10.1.1 基于涡格法的升力测量法217
10.1.2 基于鳍轴的升力测量方法220
10.2 升力测量传感器221
10.2.1 升力传感器的安装原理221
10.2.2 升力传感器的安装223
10.2.3 升力传感器的设计224
10.3 升力测量机构的设计计算225
10.4 影响基于鳍轴的升力检测方法的因素226
10.5 测量升力的修正227
10.5.1 鳍、鳍轴重力、浮力修正227
10.5.2 船体边界层影响的修正228
11 零航速升力控制减摇鳍半实物仿真试验研究230
11.1 鳍升力模拟加载装置230
11.1.1 升力加载系统230
11.1.2 加载系统元部件的选取230
11.1.3 升力加载系统的分析及校正232
11.1.4 升力加载系统的调试235
11.2 船舶海洋条件模拟装置238
11.2.1 船舶横摇模拟转台238
11.2.2 海浪仿真器241
11.2.3 角速度传感器242
11.3 升力控制伺服装置242
11.3.1 升力测量传感器242
11.3.2 升力信号的放大与合成243
11.3.3 不同闭环方式的切换245
11.3.4 升力传感器的测试245
11.4 试验及数据分析247
参考文献251
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摘要：本文以“系泊状态船舶横摇减摇装置与系统.pdf电子书版文档下载”为中心，详细阐述了船舶横摇减摇装置与系统的设计原理、应用领域、技术特点以及未来发展趋势，旨在为船舶工程领域的研究者和从业者提供有益的参考。
1、设计原理
系泊状态船舶横摇减摇装置与系统主要基于船舶动力学原理和减摇技术。通过分析船舶横摇运动的特点，设计出能够有效抑制横摇的装置与系统。系统主要包括减摇装置、控制系统和传感器等部分。减摇装置通过改变船舶的惯性矩，降低横摇幅度；控制系统根据传感器采集的数据，实时调整减摇装置的工作状态；传感器负责监测船舶的横摇运动和减摇装置的工作状态。
设计过程中，充分考虑了船舶的航行环境、载荷条件以及减摇装置的安装空间等因素。通过优化设计，使减摇装置具有较好的减摇效果和适应性。
此外，设计过程中还注重了减摇装置的轻量化、小型化和智能化，以提高船舶的航行性能和经济效益。
2、应用领域
系泊状态船舶横摇减摇装置与系统广泛应用于海洋工程、船舶运输、海洋油气开发等领域。在海洋工程领域，该系统可应用于海上平台、钻井船等设施的稳定运行；在船舶运输领域，可应用于大型船舶、客船等，提高航行安全性；在海洋油气开发领域，可应用于油气平台、FPSO等设施的稳定作业。
随着我国海洋经济的快速发展，对船舶横摇减摇装置与系统的需求日益增长。该系统在提高船舶航行性能、保障海洋工程安全、促进海洋经济发展等方面具有重要意义。
此外，随着技术的不断进步，该系统在应用领域还将进一步拓展，如极地航行、深海资源开发等。
3、技术特点
系泊状态船舶横摇减摇装置与系统具有以下技术特点：
（1）减摇效果好：通过优化设计，使减摇装置具有较好的减摇效果，可有效降低船舶横摇幅度。
（2）适应性强：系统可根据不同船舶的航行环境和载荷条件进行调节，具有较强的适应性。
（3）智能化程度高：控制系统可根据传感器采集的数据，实时调整减摇装置的工作状态，实现智能化管理。
（4）轻量化、小型化：减摇装置在设计过程中注重轻量化、小型化，以降低船舶的负载和安装空间要求。
4、未来发展趋势
随着科技的不断发展，系泊状态船舶横摇减摇装置与系统将呈现以下发展趋势：
（1）减摇效果进一步提升：通过优化设计、新材料的应用等手段，进一步提高减摇装置的减摇效果。
（2）智能化程度提高：控制系统将更加智能化，实现远程监控、故障诊断等功能。
（3）应用领域拓展：随着技术的不断进步，该系统将在更多领域得到应用，如极地航行、深海资源开发等。
（4）绿色环保：减摇装置将更加注重环保，降低对海洋环境的影响。
总结：
本文对系泊状态船舶横摇减摇装置与系统进行了详细阐述，包括设计原理、应用领域、技术特点以及未来发展趋势。该系统在提高船舶航行性能、保障海洋工程安全、促进海洋经济发展等方面具有重要意义。随着科技的不断发展，该系统将在更多领域得到应用，为我国海洋事业的发展贡献力量。
本文由nayona.cn整理
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