电液比例控制在波浪补偿起重机中的应用

1　波浪补偿起重机简介波浪补偿起重机是远洋运输补给船首选的起重设备。在海上补给船与接收舰船靠帮补给货物时 ,波浪运动引起两船相对横移和升沉 ,对吊装作业造成不利影响。波浪补偿起重机通过臂架回转和折臂补偿两船横移 ,通过安装在臂架上的测量索编码器检测两船相对升沉 ,补偿缸驱动补偿小车使货物与两船相对升沉随动 ,自动补偿由于升沉引起的货物与接收舰船甲板间距离变化 ,避免货物与甲板突然相撞而造成损失。波浪补偿起重机结构如图 1所示。1 测量索编码器　 2 补偿绞车　 3 补偿缸　 4 起货绞车图 1　波浪补偿起重机结构示意图2…     

基于Amesim对起重机二次控制主动波浪补偿系统仿真

基于实际需求,对起重机二次控制主动波浪补偿系统进行了仿真。基于一型起重机,对其二次控制主动波浪补偿系统的分析、计算和设计,应用仿真软件Amesim建立起重机各子系统的数学模型,对各子系统进行仿真分析和优化选型,确认其液压系统元件参数。应用仿真软件Amesim建立整机仿真模型并进行仿真研究,使其在4级的作业海况下,满足升沉方向补偿精度达到95%,为起重机二次控制系统的液压元器件选型提供理论依据,也为起重机系统设计及应用提供依据。该研究得出的起重机补偿技术能补偿风浪、洋流等复杂海洋环境成的升沉方向上的运动,保证海上补给和精密设备吊装的安全性。     

沉船同步提升升沉补偿试验平台设计及联合仿真

以“畅通轮”尾端打捞为例,提出了沉船同步提升液压升沉补偿试验平台的结构,搭建了模拟沉船同步提升升沉补偿试验平台;针对其中的二自由度升沉补偿平台,对其进行了运动学反解,搭建了基于运动学控制的Simulink模型;结合阀控缸伺服控制系统实现了二自由度平台对波浪运动的模拟,并搭建了整个运动控制及升沉补偿控制系统的模型;通过ADAMS与MATLAB的联合仿真,验证了该二自由度平台升沉补偿控制系统的运动控制能力和动态响应能力,并对比补偿前后的升沉平台位移,证明了该系统良好的补偿特性。     

基于ADAMS／Car的纯电动高空作业车操纵稳定性仿真研究

应用ADAMS／Car建立了某款在货车底盘上加装升降平台的纯电动高空作业车仿真模型,结合由Pro／E软件解算出的质量属性,对加装升降平台前后整车操纵稳定性进行了对比仿真研究。通过设置质心在水平方向和竖直方向的不同位置分别仿真,得出了在不改动货车底盘的前提下改善操纵稳定性的方法。     

基于惯导解算的舰船升沉测量技术

针对舰船升沉运动对其自身操纵性的影响,提出一种利用捷联惯导系统测量舰船升沉的方法。给出了船体升沉的具体定义,分析了捷联惯导系统解算过程对舰船升沉测量的影响,总结了测量升沉运动的具体实施方案并提出利用数字高通滤波器完成对海浪等高频扰动的分离。结合舰船工作环境设计了多运动条件下的升沉仿真实验,结果表明:所提出的舰船升沉测量方案可较为准确地得到载体升沉信息并具有较高的工程实践意义。     

海上浮式集装箱起重机非线性动力学模型及试验验证

浮式集装箱起重机能够对锚泊在深海的大型集装箱运输船进行装卸作业.对浮式集装箱起重机在波浪引起的船体运动下的动力学模型进行研究,将船体的升沉、横摇和纵摇运动当作起重机的主要外部激励.引入固定于船体的非惯性坐标系统和齐次坐标变换矩阵,采用Lagrange法推导得出小车、船体运动和吊重摆动耦合的非线性动力学方程.该模型可以用于浮式集装箱起重机的动力学特性分析和控制律设计.最后搭建试验平台,通过试验证明了提出的浮式集装箱起重机数学模型的有效性.     

沉船提升被动型液压升沉补偿系统仿真研究

分析了沉船打捞多缸同步提升系统特点及工作原理,针对沉船打捞中驳船易受波浪影响而上下运动,设计了被动型液压升沉补偿系统,搭建了系统AMESim仿真模型。在简化系统负载模型的基础上,仿真研究了升沉补偿系统工作特性,结果表明,所设计被动式升沉补偿系统能够有效地降低波浪对沉船提升过程的影响。     

大型升降平台车车架模态分析

本文通过对大型升降平台车的车架结构进行模态分析,建立了其主体平台的动力模型。根据升降平台车的实际工况对其进行了振动分析,为大型升降平台的制作设计提供了依据。分析了升降平台主体,利用SolidWorks2010软件建立了平台的三维数字模型,利用有限元workbench软件对车架的有限元模型进行了模态分析,得出了平台的极端工作状态下的模态分析数据,得到了平台的边界工作条件下的6阶频率,得出了振动模型和共振条件。分析了共振下平台损伤的极值点,为平台在制造过程中何处添加加强筋提供了依据。从共振频率中得知了共振条件,在今后使用中为避开平台失效,加强局部抗干扰提供了设计优化途径。     

3-RPS并联稳定平台设计与仿真研究

为了避免舰船运动对摄像系统的工作造成影响,设计了一种3-RPS并联稳定平台。首先在Maxsurf软件中根据舰船参数、横摇参数、纵摇参数及随机波浪参数进行仿真,得到舰船的横摇、纵摇和垂荡的运动参数;其次根据舰船运动的仿真结果,利用极限边界搜索法仿真3-RPS并联稳定平台的工作空间;最后在Simulink中,利用Sim Mechanics机械组件,搭建及配置3-RPS并联稳定平台模型,并对建立好的3-RPS并联稳定平台对横摇、纵摇和垂荡进行补偿的动力学仿真,验证稳定平台设计的合理性。     

扬矿管与升沉平台联接装置外框架的有限元分析

扬矿管与升沉平台的联接装置是深海采矿系统的重要组成部分。扬矿管上端悬挂在海面采矿船的升沉平台上,下端通过中间仓、软管连接到海底集矿机。由于采矿船的纵摇、横摇、拖航和集矿机行走运动的影响,以及波浪、海流的作用,扬矿管不会处于垂直位置,下端将产生较大偏移。为避免扬矿管上端承受很大的弯曲应力和变形而产生破损,使采矿系统能够安全地在大洋上进行采矿作业,必须设计出合理的联接装置,能够随扬矿管作纵、横摇运动。介绍了深海采矿系统扬矿管与升沉平台联接装置的设计方案;利用通用有限元分析软件ANSYS建立了深海采矿系统扬矿管与升沉平台联接装置外框架结构的有限元模型,并对其进行了应力、变形及模态的分析计算,得到了其在最恶劣工况下的应力、位移云图及其低阶模态的固有频率和振型。     

掘进机电控箱减振系统振动响应分析

通过建立掘进机电控箱的力学模型,分析了机架底板受到简谐振动作用时电控箱的振动响应。通过对系统进行瞬态仿真,得出掘进机在水平工况作业时,电控箱的竖直方向速度和加速度响应最大;另外,通过对电控箱、基础以及隔振垫用螺栓紧固后的系统进行谐响应分析,得出在不同频率的激振载荷作用下,电控箱各端点始终对竖直方向的振动激励最敏感,并且得到了系统的固有频率。     

竖直运动平台气动配重的研究

提出了一种利用气缸推力对竖直方向运动的超精密运动平台进行配重的新方法,使电机趋动力减小,提高运动精度。建立了重物配重及气动配重的力学模型,指出重物配重时,电机的推力至少要能够克服摩擦力,而用气动配重方法,当平台运动方向发生变化时,改变气缸压力,使平台在垂直运动时所需的电机推力小,甚至达到零负载,使其运动精度得以提高。并给出了一种控制气缸推力的解决方案。     

液压驱动双杆同步升降平台的运动特性研究

对液压升降平台的液压系统运动特性、液压系统刚度、液压驱动部件刚度进行研究;利用有限元模型,得出液压驱动双杆同步升降平台在额定载荷下的运动特性参数。对于液压升降平台而言,液压等效刚度随活塞位移的增加而减小;下降速度随位移增加而降低。在液压升降平台的整个运营过程中,液压系统的等效刚度呈现出明显的非线性特点。     

海上浮吊平台作业的波浪补偿系统的仿真与研究

浮吊在海上施工建设时,波浪的起伏会造成下降中的重物与突然上升的施工或补给对象的碰撞,导致重大安全事故的发生.为了抑制波浪对浮吊海上作业的动态影响,提高作业效率,提出一种基于在线遗传算法整定PID(Proportional-Integral-Darivative)控制器的主动式波浪补偿系统;在设计系统的基础上,采用ADAMS、AMESim和MATLAB联合仿真平台,对本方案的波浪补偿系统的控制效果进行仿真与研究.最后在物理样机中对该系统的控制策略的有效性进行试验验证.仿真和试验结果表明:该补偿系统能使吊运载荷的相对运动和波浪作用下船体的运动在升沉方向解耦,并且本文提出的控制器具有较高的鲁棒性和稳定性,能根据海况的变化及时调整控制参数,控制效果令人满意.     

波浪补偿差动行星传动机构的动力学建模与分析

针对一种波浪补偿系统的差动行星传动机构跟随舰船受迫运动频繁启动/制动及正反转出现的振动问题,建立包含太阳轮平动自由度及全部转动自由度的混合式振动动力学模型,推导出动力学方程,通过求解动力学方程得到该系统的固有频率和振型,从系统动态稳定性的角度对差动行星传动机构的设计方案能否适用于波浪补偿系统进行可行性评估.分析差动行星...     

海洋绞车提升系统动力学仿真分析

以电驱动海洋绞车为研究对象,利用UG建立海洋绞车各个部件的三维模型,完成装配并添加相应约束。将装配好的三维模型倒入到ADAMS中,然后利用ADAMS建立包括绳索在内的虚拟样机模型。海洋绞车的提升过程分为十个阶段,主要针对绞车提升过程中的几个加速阶段以及从减速到制动阶段进行仿真分析,得出绞车在每个阶段负载的速度和滚筒拖动力的变化曲线。并在此基础上分析了母船的升沉运动对负载运动的影响,获得了在波浪激励的影响下负载的动态响应与缆绳的张力变化规律,为海洋绞车的升沉补偿研究以及结构优化设计打下基础。     

海浪扰动下电液3-UPS/S舰船并联稳定平台振动特性分析

针对电液驱动的舰船并联稳定平台在实际工况下的振动问题，以电液3-UPS/S舰船并联稳定平台为研究对象，在考虑铰链刚度的基础上应用虚功原理建立稳定平台的动力学模型；通过海浪谱函数，计算了随机海浪激励下船舶的运动响应，进而得到稳定平台跟踪舰船运动的响应规律；分析了稳定平台在随机海浪激励条件下和初始工作空间内的固有频率变化特性；最后，为验证动力学模型的正确性，采用脉冲激励法对稳定平台样机进行模态试验，固有频率理论值与试验值的最大误差为4.66%,可以验证动力学模型的正确性。     

三维被动摆动水翼对波浪滑翔机推进动力的性能研究

针对水翼在波浪滑翔机运动中对本体产生的推进动力的预报问题,利用CFD分析软件Star-CCM+中的平面运动机构(PMM)模块,对水翼翼板在波浪滑翔机主体随浪升沉过程中产生的升沉和绕自身旋转轴被动摆动的耦合运动过程进行三维模拟。通过对运动过程中水翼产生的推进动力进行分析,探究水翼的波浪参数(波高、周期)和结构参数(展弦比)等对水翼推进性能的影响。研究发现,在相同波高下,水翼摆动角速度与波浪周期成反比;水翼的前向平均推力系数与周期的平方成反比、与波高值近似成二次项比例关系;展弦比增加可以增大翼板的平均推力系数,但增加幅度不大。     

新型天车升沉补偿装置设计

升沉补偿装置作为深水钻井设备的重要组成部分,可补偿平台因环境载荷作用引起的钻柱升沉运动,具有保持井底钻压稳定和提高钻井效率的作用。一种将液压驱动式改进为机械驱动式的新型天车升沉补偿装置,主要由浮动天车机构、齿轮齿条机构、滑块滑道机构和钢丝绳摇臂机构四部分组成,在天车进行升沉补偿过程中,通过补偿电机驱动主动齿轮和从动齿轮,使浮动天车在直齿轮轨道上运动,利用燕尾型滑块滑道机构来保持浮动天车的平稳运行和均衡受载,钢丝绳摇臂机构利用补偿运动过程中的富余能量进行被动补偿,该装置可实现天车对浮式钻井平台升沉运动的机械驱动补偿,能提高升沉补偿效率和提高能量利用率。     

增距式半主动天车型升沉补偿装置的设计研究

为减少波浪升沉运动对浮式钻井平台/船深水钻探作业的影响,在结合半主动型天车升沉补偿系统优点的基础上,设计了新型增距式天车升沉补偿装置。介绍了该补偿装置的工作原理,重点介绍了该补偿装置的结构方案和设计特色。研究结果表明,该补偿装置能够增加液缸的稳定性和使用寿命,具有响应速度快、补偿精度高、系统能耗低的优点,能有效提高钻井效率。