【摘要】：在眾多新型船舶中,三體船因其快速高效的航行特點、靈活穩(wěn)定的船體設(shè)計以及在復(fù)雜惡劣環(huán)境中的穩(wěn)定性能等諸多優(yōu)點,在多項領(lǐng)域中都有著出色的應(yīng)用,日益成為國內(nèi)外新型船舶的重點研究發(fā)展方向。但由于三體船本身細長船體的特殊結(jié)構(gòu),使得其在行駛中會產(chǎn)生較大的升沉與縱搖幅度,進而影響三體船的各方面性能,同時也制約了三體船的進一步應(yīng)用。因此,本文的主要研究內(nèi)容即為如何實現(xiàn)三體船的縱向減搖,進而使高速三體船的航行運動更加穩(wěn)定。本文首先采用系統(tǒng)辨識的方法根據(jù)相關(guān)船模實驗數(shù)據(jù)確定出三體船縱向運動數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上使用T型翼和壓浪板作為船舶的減搖附體,并進一步加入相關(guān)的控制算法進行仿真模擬,以此來達到高速三體船縱向減搖的目的。本文采用T型翼和壓浪板作為三體船的減搖附體,分析了三體船在高速航行過程中的縱向運動情況。首先對三體船的運動模型與受力模型分別進行分析建立,應(yīng)用ANSYS軟件計算船體的各項水動力系數(shù),并使用經(jīng)典系統(tǒng)辨識方法中的最小二乘法以及現(xiàn)代辨識方法中的遺傳算法分別對三體船拖拽水池實驗數(shù)據(jù)進行擬合計算與分析辨識,得到可將輸入信號轉(zhuǎn)化為船體升沉力與縱搖力矩的三體船受力模型,并進一步對比研究兩種系統(tǒng)辨識方法的優(yōu)缺點。之后對減搖附體的數(shù)學(xué)模型進行分析建立,并模擬研究其實際減縱搖效果,通過CFD相關(guān)軟件進行三體船縱向運動模擬仿真以及對減搖附體升、阻力系數(shù)的求解,分析選擇出減搖效果最佳的減搖附體尺寸及安裝位置。最后應(yīng)用MATLAB Simulink建立多體船的縱向運動系統(tǒng),并選用相關(guān)控制方法設(shè)計解耦控制器,一方面將減縱搖效果優(yōu)化,最大程度減少三體船的縱搖幅度;另一方面減小整個系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間的耦合作用,使其互不干擾。控制方法上決定采用傳統(tǒng)PID控制以及模糊PID控制,并分別對比分析兩種方法的減縱搖效果以及適用環(huán)境。經(jīng)仿真實驗結(jié)果最終分析可知,模糊PID的減縱搖控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)PID控制方法,且在加入解耦控制器后整個三體船運動系統(tǒng)耦合作用明顯減小,縱向減搖效果更為理想。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U674.951;TP273
【圖文】：

縱向減搖控制研究。外研究現(xiàn)狀三體船的研究現(xiàn)狀國內(nèi)，國外對于三體船的開發(fā)時間較早。在 1970 年前后，前蘇聯(lián)首中的各項性能進行了相關(guān)實驗研究；進入 90 年代之后，英美等國相波穩(wěn)定性進行了一系列實驗研究；進入 2000 年，英國決定將三體船應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，并斥巨資設(shè)計打造三體船軍艦“海神號（RV Trito了大量的水上實驗并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)以此對其進行改進。年，澳大利亞首次設(shè)計完成了搭載量達千噸以上，最高船速接近40節(jié)的高速三體客貨運輸船；2008年，美國自主研發(fā)建造的高速戰(zhàn)斗艦“”在奧斯塔造船廠建造完成并順利下水�！蔼毩⑻枴睉�(zhàn)艦總排水量約 40 節(jié)，是一艘配合突擊運輸作戰(zhàn)部隊，以運輸武器裝備為主要任務(wù)斗艦，“獨立號”的建成意味著三體船在軍事領(lǐng)域中也開始得到了相

圖 1.2 澳大利亞三體客船世界各國相繼投入了大量人力物力對三體船進行研發(fā)與生產(chǎn)，在國內(nèi)，三究也開始受到重視。我國自主研發(fā)的“北救 143”號三體救生船于 2012 年，并于北海配合其他飛機、艦船等單位進行各項海上緊急任務(wù)工作，該船立自主設(shè)計建造的高速三體救生船。這艘三體救生船列裝后可以進行海上資裝備補給、協(xié)同海上作業(yè)等各種海洋巡航救援工作。

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐偉;張潤華;;超細長三體船在不規(guī)則波中的運動及載荷響應(yīng)研究[J];艦船科學(xué)技術(shù);2016年05期

2 周廣利;艾子濤;黃德波;劉桂杰;鄭小龍;;適裝T型翼的三體船阻力性能研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2014年06期

3 許蘊蕾;;高速三體船結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];船舶;2013年06期

4 閆宏生;許小穎;張英晟;馮炎鑫;;可調(diào)長度高速三體船的概念及水動力研究[J];船舶工程;2012年05期

5 賈敬蓓;宗智;張文鵬;;前三體船概念及其阻力和運動性能試驗研究[J];中國艦船研究;2011年02期

6 朱東華;劉見華;;高速三體船結(jié)構(gòu)設(shè)計問題[J];船舶;2010年01期

7 李培勇;;三體船興波阻力計算研究[J];江蘇船舶;2006年02期

8 張憲輝;新穎的高科技船舶──三體船[J];勞動安全與健康;2001年06期

9 李福秀;新型三體船[J];世界海運;1994年02期

10 奚崇德;;可防暈船的三體渡船[J];技術(shù)經(jīng)濟信息;1989年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 馬山;段文洋;周立師;王瑞鋒;周耀華;;三體船在斜浪規(guī)則波中運動響應(yīng)預(yù)報方法研究[A];第二十三屆全國水動力學(xué)研討會暨第十屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議文集[C];2011年

2 李云波;馮國泰;;三體船黏流數(shù)值模擬[A];第七屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨第十九屆全國水動力學(xué)研討會文集（下冊）[C];2005年

3 王平;蔡新功;韓蕓;任毅;徐萍;常赫斌;;三體船側(cè)體位置水動力布局規(guī)律試驗及理論研究[A];2007年船舶力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨《船舶力學(xué)》創(chuàng)刊十周年紀(jì)念學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

4 劉志林;鄭林q

本文編號：2739315