舰船偏荡运动数学模型研究

大型船舶在海上锚泊的稳定性关乎船载货物和船舶工作人员的安全,舰船受到海浪、海风和洋流的作用会发生偏荡运动,使船舶发生走锚等现象,研究舰船的偏荡运动并改善舰船锚泊有重要的应用价值。本文建立了船舶锚泊运动数学模型,对船舶锚泊过程的受力进行详细分析,并基于Matlab软件完成了舰船偏荡运动的幅度仿真,有效提高了舰船锚泊的稳定性和安全性。     

波浪补偿打捞机器人控制系统及方法

针对波浪引起船舶摇摆运动使打捞复杂度增加的问题,提出了一种具有外载摄像机的主动式波浪补偿自动打捞机器人系统。该系统实现了船舶在海浪摇摆作用下可使机械臂保持相对静止的状态,摄像机完成自动拍摄目标的功能,经图像处理、模板比对后计算机确定目标体的具体形状和位置,以便高效地完成打捞任务。此外,利用MATLAB软件建立了机械臂的三维仿真模型,通过对机械臂运动学和动力学模型进行仿真研究,验证了设计方案的可行性。     

基于Vega的双通道船舶甲板重吊视景仿真系统

针对船舶甲板重吊货物吊装的操作使用,以三维建模软件MultiGen-Creator、实时仿真驱动软件Vega及VC++为平台,创建码头地形、吊车及船舶等三维模型。基于Vega API函数与C++相结合编程实现船舶货物吊装视景仿真系统的驱动。仿真结果表明,该系统具有较高的真实度,能解决船舶货物装卸的运动模拟、吊装方案设计等诸多问题。     

船舶在海浪下的运动模型分析与舰船运动模拟平台的设计

海上航行环境恶劣,海浪干扰使船舶的摇荡运动不断加剧,从而威胁船舶的航行安全。因此,研究船舶在海浪下的运动模型和设计船舶控制系统对提高船舶航行的稳定性及安全性具有极为重要的意义。本文将通过建模的方式模拟实际船舶,研究船舶对海浪的响应,并且基于此设计船舶的运动模拟平台。     

船舶运动基于参数法的海浪方向谱估计

船舶的运动控制受多种因素的影响,比如海浪的作用力大小、风力和海水温度等。而海浪的作用力大小对船舶的运动控制影响巨大,特别是在复杂环境中,精确的海浪作用力常常难以预测。本文针对船舶操纵过程中遇到的难题,采用先进的非线性控制算法建立了船舶的运动模型,然后通过参数控制法对海浪方向谱的实现原理进行了建模分析,建立了精确的波浪运动模型,最后采用Matlab软件,对此模型的时域响应性能进行仿真验证,从而获得良好的性能。     

波浪补偿靠帮吊装装置的设计与分析

海上补给作业需要补给装置具备平稳运输的功能,但由于船舶受到海上风浪的影响,船舶会产生复杂的非线性运动,使得普通的船舶起重机不能满足海上平稳作业的工作需求。为解决此类问题,设计了一种新型的波浪补偿靠帮吊装装置,将普通船用起重机与并联波浪补偿平台结合,完成海上的吊装补给作业。通过对该新型装置的运动学分析与动力学分析,研究结果表明,该新型波浪补偿装置可以在3级海况下对海上风浪引起的船舶运动进行有效补偿,从而保证靠帮吊装工作的可达性与安全性。     

船舶靠绑作业系统试验模拟与测试技术

风浪作用下船舶系泊靠绑进行补给、救生与货物转运等作业是一个非常复杂的过程,在波浪水池中进行模型试验,了解靠绑作业系统的运动和受力特性,必须考虑每一个细节.本文针对系泊靠绑模型试验,重点介绍了缆绳、碰垫非线性弹性特性和系泊缆绳上补偿力模拟与测试方法,以及靠绑船舶的运动响应测试,并给出了部分模型试验结果.从模拟的缆绳和碰垫弹性曲线及系泊缆绳上补偿力试验结果来看,文中所用的缆绳、碰垫和缆绳上补偿力模拟方法是成功的,非接触式光学运动测量系统能方便地进行靠绑船舶运动响应测试,可以应用于今后其他类似模型试验中去.     

海浪中船舶运动的可视化技术

介绍了船舶在海浪中运动的可视化技术。给出了可视化设计过程的流程图，并讨论了建立船舶模型的可行方法和三维波浪模型的数学模型，以及如何应用OpenGL函数库来生成船舶在海浪中运动的动画。在讨论可视化技术时，使用了具有平台独立性的OpenGL图形库。     

基于MultiGen Creator和Vega的船舶货物吊装仿真技术研究

船舶货物吊装仿真不同于一般的视觉仿真,它要求视景系统中的实体模型具有精确的几何信息,以便对船舶和塔吊进行力的计算。该文阐述了以MultiGen Creator和Vega为软件平台建立船舶环境模型的要旨,介绍了仿真系统开发的方法,并探讨了复杂运动体的工程仿真技术,解决了船舶货物装卸的运动模拟、吊装方案设计等诸多问题。     

基于并联机构的船舶海浪补偿平台仿真分析

将基于Stewart的并联机构应用到船舶海浪补偿,利用并联平台负载大、运动精度高等优点,使海上作业设备在海浪持续且复杂的扰动下能够精确、稳定地进行作业。为验证并联平台的快速调姿的可行性与准确性,通过Adams/Control模块和MATLAB/Simulink模块库搭建控制系统,通过PID调节误差,控制并联平台的运动,达到快速调整位姿的目的。通过对并联机构的仿真分析,并联机构具有快速,精确调姿的能力,为应用到海浪补偿系统提供了理论依据。     

基于Ansys静力学仿真的起重机减摇臂结构设计

船舶起重机在货物吊装过程中受到船舶运动、风载等因素的影响可能会发生摆动,影响作业效率和安全性,起重机减摇臂结构的主要功能是提高起重机主体的强度,降低起重机吊臂的摇摆。本文的研究方向是对船舶起重机的静力学特性进行分析,使用仿真平台Ansys建立了起重机减摇臂的有限元模型,设定载荷和边界条件后,完成了某型号起重机减摇臂的静力学仿真,有助于进一步减摇臂设计优化。     

基于电液控制系统的船舶吊装设备波浪补偿研究

现代经济的发展离不开对海洋资源的开发,尤其是对海洋油气资源的开采,需要借助功能强大的海上作业平台才能实现。为了能够有效提高海上作业船舶的稳定性,改善吊装设备的工作性能,本文重点研究了一种新型的波浪补偿装置,具备了电液控制能力,能够实现多个维度的稳定性控制,文中对海浪环境进行建模,并建立了合适的波浪补偿系统,通过自动反馈补偿,实现了对电液控制装置的高效控制,大大提升了整个吊装系统的综合性能,具备良好的应用价值。     

基于船舶运动信息的航行海域海浪特性预报

以船舶自身为波浪测量仪,致力于采集方便而又尽可能少的船舶运动信号以提取航行海域实时海浪特性.由于估计中不依赖原始理论计算的传递函数,不需要附带波浪采集装置,而仅利用航行中船舶运动的观测序列完成海浪谱反演,故该海浪测量方法可适应船舶自身运动参数的变化.另一方面,由于反演估计的船舶运动频率响应特性,与事先计算或以其它实验方法得到的船舶运动频率响应特性得以比较,可以深化、修正对许多不易实时测量的海浪激励状态与船舶运动响应关系的认识,并积累船舶工程研究设计所必需的相关海域海浪谱信息.     

海浪预报不确定下的船舶运动姿态分析方法

实时准确地估计海浪预报不确定下的船舶运动姿态是一个非常困难的问题.为解决该问题,通过分析海浪预报的随机误差对船舶运动姿态估计的影响,建立基于不确定性海况预报数据的船舶运动姿态估计模型;引入多项式混沌展开方法,实现船舶运动姿态估计的不确定性量化(Uncertainty Quantification,UQ);利用船舶横摇运...     

船舶运动图像快速位移补偿方法

为了提高船舶运动成像的电子稳像能力,进行运动图像位移补偿处理,提出基于相邻帧多尺度补偿的船舶运动图像快速位移补偿方法,对采集的原始船舶运动图像采用小波降噪方法进行图像降噪处理,对降噪的船舶运动图像进行多尺度的经验模态分解,结合运动图像相邻帧的像素特征进行电子稳像补偿,根据电子稳像输出结果进行图像位移的快速补偿,提高船舶运动图像的成像质量。仿真结果表明,采用该方法进行船舶运动图像位移补偿,对运动帧的连续成像效果较好,输出图像的峰值信噪比较高,表明对船舶运动图像的成像质量较高,能克服快速位移对运动图像成像质量的影响。     

随机海浪中船舶安全概率的数值模拟

近年来国外发展起来的安全盆思想为衡准船舶动稳性特性开辟了一条新的途径,本文将安全盆的思想进行了延续和拓展。首先简要的介绍了求解微分方程的数值方法——谐加速度方法的基本思想与计算步骤,然后以一条渔船为例,引进ISSC双参数海浪谱,在构建船舶横摇运动微分方程时考虑了船速和遭遇浪向角的影响,应用谐加速度方法对船舶在随机海浪下的非线性横摇运动方程进行了数值求解,结合数理统计的知识,得到了随机海浪中4参数的船舶安全概率,分析了波高、波浪特征周期、遭遇浪向角、船速以及海浪随机相位角等因素对船舶安全概率的影响。     

船舶并靠中海浪模型算法的研究

首先从波能谱入手,在ITTC标准海浪谱的基础上,利用等能量划分法,构造船舶并靠中的海浪模型;然后分析在此海浪模型中并靠两船的相对运动情况,在研究中发现波浪会对船舶的横摇有影响。针对并靠船舶的横摇设计变阻尼波浪补偿器,对船舶的相对运动进行补偿,保证船舶在并靠过程中的安全。     

海浪模拟视觉仿真系统与并联六自由度平台控制系统的数据通信

应用六自由度并联平台对海浪模拟运动仿真,是对船舶运动姿态及相关设备研究的基础,也是对船舶主动减摇研究的主要手段.针对六自由度平台对海浪模拟运动的仿真,提出了一种基于OSG的海浪视觉模拟系统与并联六自由度平台控制系统的数据通信的方法,应用SQL Server 2000数据库作为桥梁实现LabVIEW对海浪模拟信号的读取,并基于OPC技术实现LabVIEW与S7-300PLC数据通信.所设计的通信方法可实现上述平台之间数据的高速通信,较为优越的实现海浪模拟信号与控制系统的通信,为并联六自由度平台对海浪模拟系统进行实时运动仿真奠定基础.     

船舶动力定位系统的非线性输出反馈控制

动力系统是保持船舶运行轨迹的最重要设备,设备运转过程中的推进力需要综合考虑海风、海浪及水深的影响。从实际分析可知,船舶运动由推进力引起的低频运动及海风海浪等引起的高频运动具有不可预测性,是一个非线性运动过程。本文对船舶动力系统进行建模,分析海上复杂环境的力学特性,设计自反馈滤波器对海上复杂环境引起的低频非线性运动进行过滤。最后对系统进行仿真,结果表明自反馈滤波器对动力定位系统起到很好的过滤作用。     

工程浮吊浅水系泊定位时域运动分析

为考察在风浪流的联合作用下,锚泊定位的工程浮吊的运动,拟建立船舶运动微分方程模型,采用数值模拟方法对船舶运动进行仿真,得到对应波浪参数的船舶运动响应,并分析船舶响应敏感的波浪方向,为浮吊吊装工作提供依据。结果表明在浮吊在迎浪、随浪工况下,出现了较大的纵荡位移;在横浪工况下出现了较大的横荡位移。但是在斜浪工况,船体总体响应幅值不大。浮吊在吊装工况下应该尽量采用斜浪,避免过大的运动响应,影响吊装;同时增加系泊力可以有效的减小浮吊位移。