船舶起重机减摇装置设计与试验研究
船舶起重机作为重要的甲板机械，在进行货物转运过程中起到重要作用。由于海上环境存在一定的不确定性，作业船舶受到风、浪、流、涌等海洋环境载荷的影响，起重机的吊重会出现较大的摇晃，影响起重机的作业效率和安全性，同时在恶劣海况下作业时存在很大的安全隐患。因此，针对起重机吊重摇摆的抑制问题，设计了一种船舶起重机减摇装置，减小起重机作业过程中吊重产生的摆动，对提升起重机的作业效率及安全性具有重要的意义。 本文设计了基于位置-张力控制的船舶起重机减摇装置，利用三根减摇索在吊钩处形成一个稳定的力三角形，形成吊重运动的阻尼力，并减小吊重的摆幅，进而达到有效的限制吊重摇摆的目的。系统的建立了起重机吊重系统的空间几何模型和减摇索的张力模型，从理论上解决三根减摇索的位置同步和张力设定问题。 根据减摇装置的控制方案，完成减摇试验样机的机械结构设计，利用Solidworks三维绘图软件进行三维设计和强度的校核，按照模型的动作要求进行液压系统的原理设计及电气系统的设计和选型，最后完成试验平台搭建。 进行了减摇装置的仿真研究，利用牛顿-欧拉法建立起重机吊重系统的动力学模型，并利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析，详细分析了在船舶不同的横摇、纵摇角度下吊重的摇摆情况，并进行有无减摇装置的对比，结果表明，有减摇装置的情况下，吊重的面内角可减小85％，面外角可减小74％，因此，设计的减摇装置具有明显的减摇效果。 搭建试验平台进行试验研究，提出位置-张力控制策略，解决了减摇装置对起重机自身作业的干扰问题。进行了不同船舶运动、不同主吊索长度、张力控制与位置-张力控制等试验，得到有减摇装置时吊重的面内角可减小72％，面外角可减小61％，验证了减摇装置的有效性和鲁棒性。
船舶起重机;减摇装置;结构设计;动力学模型
大连海事大学
硕士
轮机工程
陈海泉
2018
中文
U664.43
88
2018-08-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）