转盘式阻尼减摇陀螺特性及参数优化研究

发布时间：2024-12-19 00:39

　　为了使得船舶在高海况下能够长期稳定作业,提高工作效率,并能满足航行人员的舒适性,各类船舶均对减摇系统有着迫切的需求。现有研究主要为减摇陀螺框架结构设计以及减摇效果的验证,没有考虑实际安装应用问题对减摇陀螺效果的约束与影响。所以本文一方面研究减摇陀螺各参数对减摇效果的影响,进行减摇陀螺减摇特性研究。另一方面考虑船舶与减摇陀螺实际加工与应用的局限问题,对减摇陀螺各参数进行参数优化,为减摇陀螺的设计与加工生产提供理论上的指导。本文主要研究内容如下:首先,基于长峰波海浪数学模型建立随机海浪数学模型,接着分析引发船舶横摇运动的原因,进行受力分析,基于力矩平衡原理建立船舶横摇运动方程,然后基于坐标变换及动量矩原理建立减摇陀螺动力学初始模型,以转盘式阻尼减摇陀螺为研究对象重新建立减摇陀螺动力学模型,最后建立船舶减摇陀螺联合动力学模型。然后,以某一实例船舶及其配套转盘式阻尼减摇陀螺为研究对象,通过单因素试验以及三因素三水平正交试验,对该陀螺关键部件参数——阻尼系数、转动动量矩以及进动动量矩进行减摇特性研究,分别分析各因素对减摇效果的影响,以及各因素联合对减摇效果的影响,为后面的参数优化提供方向及理论指导...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 控制力矩陀螺研究现状
        1.2.2 船舶减摇陀螺研究现状
    1.3 论文主要研究内容及章节安排
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 章节安排
第2章 船舶减摇陀螺联合动力学模型的建立
    2.1 随机海浪数学模型
        2.1.1 长峰波海浪波能谱及模拟仿真
        2.1.2 长峰波波倾角模型及仿真
    2.2 船舶横摇运动数学模型
        2.2.1 船舶横摇运动基本理论
        2.2.2 船舶在不规则波中的非线性横摇运动模型
    2.3 转盘式阻尼减摇陀螺动力学模型
        2.3.1 减摇陀螺动力学基础模型
        2.3.2 转盘式阻尼减摇陀螺动力学模型
    2.4 船舶减摇陀螺联合动力学模型
    2.5 本章小结
第3章 转盘式阻尼减摇陀螺特性研究
    3.1 海监船及减摇陀螺基本结构与参数
        3.1.1 海监船参数
        3.1.2 转盘式阻尼减摇陀螺装置
    3.2 阻尼系数对减摇效果的影响
        3.2.1 仿真试验设计
        3.2.2 结果分析
    3.3 转子转动动量矩对减摇效果的影响
        3.3.1 仿真试验设计
        3.3.2 结果分析
    3.4 转子进动动量矩对减摇效果的影响
        3.4.1 仿真试验设计
        3.4.2 结果分析
    3.5 三因素对减摇效果的联合影响
        3.5.1 正交试验设计
        3.5.2 试验结果分析
    3.6 本章小结
第4章 减摇陀螺关键部件参数优化研究
    4.1 问题描述
    4.2 参数优化原则
    4.3 减摇陀螺参数优化模型的建立
        4.3.1 船舶横摇角计算
        4.3.2 目标函数
        4.3.3 约束条件
        4.3.4 减摇陀螺参数优化模型
    4.4 减摇陀螺参数优化的算法设计
        4.4.1 优化算法的选择
        4.4.2 细菌觅食优化算法原理
        4.4.3 多目标优化模型
    4.5 本章小结
第5章 减摇陀螺参数优化仿真与实验
    5.1 减摇陀螺参数优化实例
    5.2 仿真试验与结果分析
        5.2.1 基于减摇效果优化前后的对比分析
        5.2.2 基于轻量化优化前后的对比分析
        5.2.3 基于动力驱动优化前后的对比分析
        5.2.4 基于多目标优化前后的对比分析
    5.3 实验与结果分析
        5.3.1 摇摆台实验
        5.3.2 实船实验
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间学术成果及科研项目
致谢



本文编号：4017379