国外海上登乘廊桥结构设计规范比对分析

海上登乘廊桥可对船舶艏摇、横摇、纵摇、升沉等运动进行补偿，保障人员安全，提高登乘效率。本文通过对挪威德国劳氏船级社（DNVGL）、美国船级社（ABS）、法国船级社（BV）关于登乘廊桥结构设计规范比对，研究各国规范对登乘廊桥分类、结构材料、设计载荷、典型工况及载荷组合、结构强度评估的具体要求，分析不同规范的异同，为我国海上登乘廊桥的设计开发提供参考和借鉴。     

深水勘察船基盘被动升沉补偿系统的设计研究

在深水勘察船升沉运动时,为使牵引基盘钢丝绳的拉力保持在一定的范围,设计了基盘被动升沉补偿系统．介绍了基盘被动升沉补偿系统的方案和工作原理,建立了基盘被动升沉补偿系统的数学模型,分析了钢丝绳对分析部件的拉力．对补偿系统中的滑轮组倍率、液压缸直径、液压缸行程和蓄能器总容积这4个主参数进行了分析设计,并分析了补偿系统中钢丝绳对基盘的拉力．最后针对具体的勘察船升沉运动和作业水深的设计条件以及钢丝绳对基盘的拉力范围的设计要求,通过对补偿系统中的一些设计参数的取值,对补偿系统中的主参数进行了设计计算,并对设计的补偿系统中钢丝绳对基盘的拉力进行了仿真．仿真结果表明,钢丝绳对基盘的拉力达到了设计要求．这为相关设计人员对基盘被动升沉补偿系统的设计提供了理论指导．     

海洋工作平台波浪补偿控制模型的建立

传统的波浪补偿设备以补偿升沉方向的扰动为主,波浪补偿精度较低,为了更好地补偿海浪对船舶的非线性扰动,提高波浪补偿技术的精确度,本文使用SolidWorks建立了Stewart并联六自由度平台的三维模型,对波浪补偿控制系统的设计及仿真分析进行了研究。首先,本文介绍了双层并联六自由度运动平台结构设计,对海洋波浪补偿试验装置进行了分析,列出了上、下Stewart平台的运动参数。其次,建立了双层并联六自由度平台动力学模型,并建立了六自由度运动平台的坐标系,描述了各坐标系间的变换关系。最后,利用MATLAB进行动力学仿真,设置了双层六自由度并联运动平台的模型参数。     

基于干扰观测器的波浪升沉模拟及自适应补偿策略研究

海洋装备的快速升级使得海上吊装应用广泛,但吊装设备易受风浪影响,导致系统控制精度降低。为提高海上吊装设备的控制精度,提出了基于干扰观测器的波浪升沉自适应反步补偿策略。以波浪升沉补偿系统为研究对象,对三级海况下的船舶升沉运动轨迹及其电液提升系统的非线性模型进行推导;利用波浪模拟平台模拟船舶的升沉运动,采用基于干扰观测器的自适应反步补偿策略对电液提升系统的非线性误差进行抑制;通过Lyapnov判据验证自适应反步补偿策略的稳定性,并通过仿真和试验对控制器性能进行验证。试验结果表明,相较于传统的PID（proportion integration differentiation,比例积分微分）控制策略,基于干扰观测器的波浪升沉自适应反步补偿策略具有更好的控制效果。对于海上吊装设备的控制系统,基于干扰观测器的自适应反步补偿策略可有效地抑制外界干扰及系统非线性干扰对控制器的影响,提高对海上吊装设备升沉运动的位置补偿精度。     

基于升沉补偿的钻柱-采油树纵向下放安装研究

采油树在深海油气开发中起着至关重要的作用。为了准确了解钻柱-采油树纵向下放安装过程的动力学特性,基于钻柱-采油树实际安装工况和动力学基本原理,考虑平台升沉运动,建立钻柱-采油树纵向振动力学仿真模型。在MATLAB中采用有限差分法对该模型进行离散求解。分析升沉补偿模式、PID控制器比例系数、补偿缸体积、水深、钻柱壁厚和采油树质量等因素对钻柱-采油树纵向振动性能的影响。仿真结果表明：主动式升沉补偿装置的补偿效果优于被动式升沉补偿装置;主动式升沉补偿装置中PID控制器的比例参数k_p增大时,升沉补偿效果增强,但k_p增大到一定值时会引起钻柱-采油树系统不稳定;钻柱-采油树的纵向振动位移随着补偿缸体积、钻柱壁厚的增大而减小;所受应力随着补偿缸体积、钻柱壁厚的增大而减小,随着采油树质量的增大而增大;在不同水深条件下,钻柱-采油树顶部的纵向振动位移和应力基本相同。研究结果可以为采油树稳定地下放安装提供参考。     

海洋平台桁架结构半主动颗粒阻尼减振技术研究

海洋平台桁架结构的减振装置长期暴露在盐雾和高强度的紫外线辐射下,传统的黏弹性阻尼减振技术易老化、失效,其使用寿命有限。通过电磁场控制颗粒运动的半主动颗粒阻尼技术在被动颗粒阻尼技术耐高温、抗老化等优点的同时,还能适应外界复杂载荷的变化。基于耦合仿真分析方法研究半主动颗粒阻尼技术在海洋平台桁架结构中的减振性能,分析了控制策略、控制电流、颗粒参数等因素对海洋平台桁架结构振动特性的影响规律。结果表明:半主动颗粒阻尼减振效果优于被动颗粒阻尼减振效果;控制策略在不同频段对系统减振效果的不同;仿真结果与试验结果具有很好的一致性。     

大幅面高速重载模切机动平台传动肘杆分析及设计

目的 利用Ansys有限元软件，对模切机肘杆进行分析及优化设计，实现高速重载模切机动平台高精度、高可靠性、高速平稳运行。方法 采用Adams动力学分析方法，对传动肘杆运动的位移、速度和加速度进行分析，得到其曲线，分析其是否满足重载高速运动工况下模切机的运动规律；利用牛顿-欧拉方法求解复杂多刚体运动系统动力学问题，求出下肘杆受力的数值解，利用有限元分析软件对动平台传动肘杆进行有限元分析，得到在加载一定压力下的应力、应变的云图，并与数值解进行对比分析，判断下肘杆机构是否满足重载的需求。结果 得到了肘杆部件的应力云图和变形云图，及其各个零件的最大应力，应力最大值为469.1 MPa。结论 利用有限元分析的手段，从理论上指导模切压力试验平台的结构优化设计，提高了设计的准确性，缩短了产品的试制周期。     

水下非接触爆炸抗冲击缓冲平台性能研究

为有效测量水下非接触爆炸试验中舰船及设备的抗冲击性能,保护测量设备在冲击环境下能够安全使用,根据设备冲击输入设计和研制了抗冲击缓冲平台,以减小舰船设备在水下非接触爆炸冲击作用下受到的冲击.按照要求的缓冲平台设计载荷和缓冲效率,进行缓冲器刚度的选择和结构设计,利用仿真运算设计工况.经海上实爆冲击试验验证,该缓冲平台能有效...     

参考模型寻优策略在半主动隔振试验中的应用

针对一种新式的变刚度阻尼隔振器,利用NI软硬件平台,搭建半主动控制试验系统。提出一种RMBC(Reference model based control)控制策略,研究半主动隔振系统在线性扫频激励和随机组合激励下的工作特性。试验结果表明,对于扫频激励,半主动隔振系统可以有效地规避共振;对于随机组合激励,半主动系统可以根据当前工况选择最佳输出阻尼。半主动控制试验验证了RMBC控制律的有效性,同时发现一些潜在问题,可为下一步工程应用提供参考。     

提钻工况下旋挖钻机的受力分析

在详细分析提钻工况下旋挖钻机的受力情况的基础上,建立了其数学模型,并对影响动臂变幅油缸和钻桅变幅油缸载荷的因素进行了理论分析。在Simulink仿真平台上构建了基于MATLAB函数的仿真模型并进行了仿真分析。结果表明:提钻工况下,动臂变幅油缸的载荷和除连杆重力以及动臂重力以外的外力的作用线无关;动臂转角的不同对动臂变幅油缸的载荷以及动臂与回转平台之间的铰链处的约束反力的影响最大。对应工况下的试验数据与仿真数据具有相同的变化趋势,说明该力学模型能够较真实地反映旋挖钻机的力学特性。     

一种新型浮式钻井生产储油装卸系统的模型实验

从一种新型浮式钻井生产储油装卸系统(FDPSO)的概念设计出发,针对干式井口甲板垂直方向的相对运动问题,建立了系统的简化理论模型,运用半物理仿真的方法搭建了实验平台,根据船体的垂荡响应谱确定简谐激励的实验工况,实验和数值结果相吻合,系列实验结果表明这种FDPSO的设计对船体的垂荡运动具有自动补偿作用,减小了干式井口甲板的运动振幅。     

电液谐振式高频疲劳试验台动态特性研究

针对由单出杆液压缸与二位三通2D阀组成的电液谐振式高频疲劳试验台,因单出杆液压缸无杆腔与2D阀相连,有杆腔恒通油源。而2D阀突破常规电液伺服阀频宽极限,具有宽频带、高频响等特点,通过改变阀芯旋转速度及阀口轴向开度,可对系统分别进行变频、变幅控制。对采用2D阀控制技术的电液谐振式高频疲劳试验台建立数学、仿真模型,并对该试验台谐振工况进行仿真与实验研究,结果表明该系统谐振工况输出位移（载荷力）与激振力大,消耗外界功率低。     

The transient heaving motion of floating eylinders

Summary The transient heave response of a freely floating cylinder with given initial conditions is obtained by a simultaneous time-domain solution of the fluid-motion and rigid-body dynamics problems. Volterra's method is used to derive the integral equation associated with the fluid motion. It is shown that the unit initial-velocity response is simply the time-derivative of the unit initial-displacement response multiplied by one half of the infinite-fluid virtual mass of the cylinder. Numerical evaluation of integrals related to the unsteady waterwave Green function is facilitated by expressing them in terms of the complex error function. Results for the transient motion of semi-circular, triangular, and rectangular cylinders are presented and discussed. Experimental measurements for the case of a semi-immersed circular cylinder agree excellently with the theoretical calculations.     

A virtual environment for training overhead crane operators: real-time implementation

In a manufacturing enterprise, virtual environments can improve productivity by allowing employees to train without taking production equipment out of service. As a demonstration of this capability, we have developed a virtual environment to simulate overhead crane operation. This virtual environment was developed by combining 3-D factory drawings with 3-D simulation models of crane and load motion. The crane simulator allows an operator to maneuver a crane and load in three dimensions. Implemented on a PC with an update rate of 14.3 Hz, the simulator runs in real-time interaction that approximates live machinery.     

基于GSSEC的开关磁阻电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿控制方法

针对目前采用交流变频电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿方式存在起动电流大、效率低和能耗大等不足,提出采用开关磁阻电机（switched reluctance motor,SRM）驱动的主动升沉补偿控制方式。首先,建立了开关磁阻电机的数学模型;然后,结合海洋绞车主动升沉补偿的同步控制要求,提出了基于渐进稳态控制信号误差控制（gradual steady state control signal-error control, GSSEC）的开关磁阻电机调速控制方法,并分析了该控制方法的基本原理、具体设计方法及其控制参数的优化方法;最后,对开关磁阻电机调速控制方法的效果进行了仿真分析和试验验证。结果表明：基于GSSEC的开关磁阻电机调速控制方法不仅对时变给定转速有较高的跟踪精度,而且对负载扰动具有较强的鲁棒性,有效提高了海洋绞车主动升沉补偿控制的精度。研究结果对促进海洋绞车主动升沉补偿控制功能的应用具有重要意义。     

偏心圆柱绕流柱体运动特征及能量转化特性的研究

为研究偏心圆柱绕流柱体的运动特征及其转化海流能等低流速流体能量的特性，开展了偏心圆柱绕流试验研究，测量了角度摆动、扭矩变化规律，分析了偏心圆柱的运动特征、水动力学性能，以及偏心圆柱绕流摆动动力学系统的混沌特性，计算了平均输出功率与能量转化效率。结果表明：偏心圆柱绕流摆动需要一定的启动流速，来流雷诺数大于一定数值时，发生偏心圆柱的摆动频率锁定现象；偏心圆柱绕流转化流体能量的效率与阻尼呈线性正比关系，随来流雷诺数的增大而减小，最大转化效率可达37%。偏心圆柱绕流摆动系统为一弱混沌系统，其运动规律可近似由线性方程拟合。依据斯特劳哈尔相似准则和拟合的运动规律预测了原型偏心圆柱绕流的运动规律和能量转化效率。研究成果可为海流能开发利用装备的设计研发提供理论基础和试验依据。     

半主动液阻型橡胶隔振器动态性能测试与计算分析

设计并制造了一种解耦膜刚度可调的半主动液阻型橡胶隔振器,对其静态、动态特性进行了实验测试.建立了半主动液阻悬置动特性计算分析的集总参数模型,利用该模型计算分析了一半主动液阻悬置在低频大振幅激励下的动刚度和滞后角,计算结果和实验值的对比结果证明了模型的正确性.给出了半主动液阻悬置在解决汽车在怠速、巡航与粗糙路面激励下的驾驶员座椅振动问题的应用实例.该分析方法和结论有助于被动式液阻悬置和半主动液阻悬置的设计与开发.