【摘要】：當(dāng)三體船高速航行時(shí),由于三體船結(jié)構(gòu)特殊,所產(chǎn)生的橫搖很小,不影響三體船的正常航行。但產(chǎn)生的縱搖會(huì)直接影響到航行的速度、艦載人員舒適感和船體的穩(wěn)定性。T型翼、壓浪板是近些年來出現(xiàn)的新型減搖設(shè)備,并且三體船船艏底部平滑,適配T型翼不會(huì)影響三體船結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本文對(duì)帶有T型翼、壓浪板的三體船進(jìn)行縱向運(yùn)動(dòng)分析。本文針對(duì)三體船進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,首先建立慣性坐標(biāo)系,以及隨三體船運(yùn)動(dòng)的隨動(dòng)坐標(biāo)系。在此坐標(biāo)系下對(duì)三體船進(jìn)行受力分析,三體船在航行中應(yīng)在6個(gè)自由度下運(yùn)動(dòng),由于橫向運(yùn)動(dòng)對(duì)三體船的影響并不明顯。本文僅在縱向運(yùn)動(dòng)上建立了三體船的數(shù)學(xué)模型,得到所受到的升力、升力距與海浪以及船體自身結(jié)構(gòu)的關(guān)系。并根據(jù)實(shí)船模型,利用CFD仿真與遺傳算法得到三體船縱向運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)空間方程,推導(dǎo)出傳遞函數(shù)。這有助于加深對(duì)三體船模型的認(rèn)識(shí),可以明了的看出波浪等對(duì)三體船升沉、縱搖的影響。在建立了三體船的數(shù)學(xué)模型后、得到了實(shí)船的傳遞函數(shù)后,在實(shí)船上裝配T型翼、壓浪板,進(jìn)行分析。還是在縱向上對(duì)其進(jìn)行分析,得到了裝配T型翼、壓浪板的三體船縱向運(yùn)動(dòng)方程。根據(jù)此方程設(shè)計(jì)控制器,控制T型翼、壓浪板變化角度,從而減搖三體船升沉、縱搖。由于T型翼、壓浪板相互耦合,對(duì)三體船的升沉、縱搖同時(shí)有作用效果,因此必須對(duì)其進(jìn)行解耦計(jì)算。以縱搖最終全部作用在T型翼上,升沉全部作用在壓浪板上為基本原則,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解耦。解耦完成后,利用LQR控制算法,針對(duì)此系統(tǒng)設(shè)計(jì)解耦反饋控制器。最終,驗(yàn)證了T型翼、壓浪板減少三體船升沉縱搖的可行性。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的控制器是否可以有效的減少三體船縱搖,需要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。由于實(shí)艇成本過高,一旦出錯(cuò)會(huì)大大增加開發(fā)成本。因此,首先利用虛擬仿真的方式進(jìn)行驗(yàn)證。本文利用Vega Prime與MFC相結(jié)合的方式,開發(fā)了三體船視景仿真系統(tǒng)。開發(fā)虛擬仿真系統(tǒng),首先要繪制三體船的三維模型。本文利用3D MAX2013與Creator軟件相結(jié)合的方式,1:1的繪制了三體船、T型翼、壓浪板的三維模型,利用Creator自帶的陰影、配色、光線等功能對(duì)三體船進(jìn)行渲染,達(dá)到擬真效果。根據(jù)T型翼、壓浪板運(yùn)動(dòng)方式設(shè)置DOF節(jié)點(diǎn)。模型繪制完成后,利用LynX Prime軟件將其加載到ACF文件中,配置相關(guān)海洋模塊、海浪效果等。之后在VC++6.0開發(fā)環(huán)境下,開發(fā)三體船視景仿真程序。應(yīng)用程序中包含了場(chǎng)景渲染、模型驅(qū)動(dòng)、人機(jī)交互等功能。并在軟件中寫好控制程序,編寫相關(guān)的曲線控件后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
【圖文】：

T型翼結(jié)構(gòu)圖

圖 1.4 SSTH-70（大洋之箭）和 Silvia Ana（2）國(guó)內(nèi)減搖問題的研究國(guó)內(nèi)對(duì)于附加裝置減船舶縱搖研究起步較晚，20 世紀(jì) 90 年代初，哈船院首次開為船舶附加裝置減搖的研究，，并取得了一定的成果。目前在國(guó)內(nèi)附加裝置使用的較熟的當(dāng)數(shù)減搖鰭技術(shù)，減搖鰭為安裝在船體兩側(cè)的減搖裝置，傳統(tǒng)的低速船應(yīng)用減效果十分明顯。但是減搖鰭對(duì)船寬有一定限制，現(xiàn)代的高速三體船船寬較寬，在其
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U661.7;TP391.9

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本文編號(hào)：2675688