馈能式自动系泊装置设计分析

发布时间：2021-05-09 16:00

　　船舶的系泊技术直接影响了码头作业的效率和船舶系泊的安全,传统的缆绳系泊方式已经不能满足高效、安全的系泊要求,无缆绳自动系泊装置已经成为了发展趋势。针对智能港口对船舶自动化系泊的迫切需求,本文提出了一种馈能式自动系泊装置,将船舶运动检测和自动系泊集成在一起,通过调节阻尼实现船舶减摇同时进行能量收集。首先,以26.6万吨的LNG船为研究对象,给出自动系泊装置的设计指标。馈能式自动系泊装置由多个系泊单元组成。通过分析系泊单元机构构型的奇异性,确定系泊单元铰链点的分布方式。通过分析船舶的运动过程,选择系泊装置的馈能方式。其次,系泊单元的运动学分析主要包括位置分析、速度分析和加速分析,通过对比MATLAB理论分析计算与Simulink机械系统仿真结果,验证运动学模型的正确性,推导系泊单元的刚度模型,求解系泊单元的方向刚度和工作空间,验证系泊单元的可达工作空间满足设计指标。基于力雅克比矩阵,推导并联机构驱动关节阻尼系数和末端等效阻尼系数的映射关系,并通过联合仿真进行阻尼特性验证,同时对自动系泊装置进行阻尼特性分析。最后,拟定自动系泊装置的分支定阻尼系数、单元阻尼力、分支定阻尼力三种减摇控制策略,搭... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 系泊技术发展趋势
    1.3 系泊技术研究现状
        1.3.1 系泊状态下船舶运动研究现状
        1.3.2 自动系泊装置研究现状
    1.4 本文主要内容和章节安排
第2章 馈能式自动系泊装置
    2.1 引言
    2.2 系泊工况分析
        2.2.1 LNG船舶装卸作业标准
        2.2.2 LNG船系泊状态下运动分析
        2.2.3 自动系泊装置设计要求
    2.3 馈能式自动系泊装置
        2.3.1 馈能式自动系泊装置整体设计
        2.3.2 馈能式自动系泊装置工作流程
    2.4 系泊单元设计
        2.4.1 6 -UCU并联机构机构简介及自由度分析
        2.4.2 不同分布方式机构奇异性分析
        2.4.3 馈能系统设计
    2.5 本章小结
第3章 系泊单元运动学特性分析
    3.1 引言
    3.2 系泊单元运动学分析
        3.2.1 系泊单元位置分析
        3.2.2 系泊单元速度分析
        3.2.3 系泊单元加速度分析
        3.2.4 运动算例及仿真验证
    3.3 系泊单元刚度特性分析
        3.3.1 系泊单元刚度模型
        3.3.2 系泊单元方向刚度
    3.4 系泊单元工作空间分析
        3.4.1 工作空间约束条件
        3.4.2 工作空间
    3.5 本章小结
第4章 自动系泊装置阻尼特性分析
    4.1 引言
    4.2 系泊单元阻尼特性分析
        4.2.1 系泊单元分支设计
        4.2.2 系泊单元分支阻尼特性
        4.2.3 系泊单元阻尼模型
    4.3 系泊单元阻尼特性仿真
        4.3.1 阻尼特性仿真过程分析
        4.3.2 阻尼特性仿真验证
    4.4 自动系泊装置阻尼特性分析
        4.4.1 自动系泊装置的运动分析
        4.4.2 自动系泊装置的阻尼特性分析
    4.5 本章小结
第5章 自动系泊装置减摇仿真试验
    5.1 引言
    5.2 自动系泊装置减摇仿真模型
    5.3 分支定阻尼系数仿真试验
        5.3.1 分支定阻尼系数减摇控制策略
        5.3.2 单自由度方向运动响应分析
        5.3.3 分支定阻尼系数减摇仿真试验
    5.4 单元阻尼力减摇仿真试验
        5.4.1 单元阻尼力减摇控制策略
        5.4.2 单元阻尼力减摇仿真试验
        5.4.3 单元阻尼力减摇与分支定阻尼系数减摇对比分析
    5.5 分支定阻尼力减摇仿真试验
        5.5.1 分支定阻尼力仿真试验
        5.5.2 分支定阻尼力减摇与分支定阻尼系数减摇对比分析
        5.5.3 不同系泊单元个数减摇仿真试验
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]探讨危化品码头装卸作业中预防、控制事故的方法[J]. 刘闯.  化工管理. 2020(02)
[2]自动系泊系统应用[J]. 曹凯平,何俊峰,浦伟庆.  水运工程. 2019(12)
[3]不同海浪谱对船舶载货系统运动响应分析的影响[J]. 劳军.  中国水运(下半月). 2019(08)
[4]船舶自动系泊技术发展及应用[J]. 杨卫忠,陈庆为,张攀攀.  中国水运(下半月). 2019(08)
[5]新加坡智慧港口建设实践与经验启示[J]. 罗本成.  港口科技. 2019(07)
[6]港口船舶智能化系泊技术的研究现状与发展[J]. 高峰,胡克,赵铁石,沈文君,李焱.  中国水运(下半月). 2019(05)
[7]芬兰朗纳斯港将拥有自动化无绳系泊系统[J]. 刘昭青.  航海. 2019(02)
[8]海洋系泊工程中合成纤维系缆研究述评[J]. 连宇顺,刘海笑.  海洋工程. 2019(01)
[9]瓦锡兰、Cavotec联手开发世界首个综合感应无线充电自动系泊系统[J]. 国船.  军民两用技术与产品. 2016(03)
[10]澳大利亚杰拉尔顿港自动系泊系统简介[J]. 尹德喜.  航海技术. 2015(05)

博士论文
[1]并联式复合驱动舰载稳定平台理论与实验研究[D]. 赵星宇.燕山大学 2018
[2]双峰谱和长周期波浪对系泊船舶作用研究[D]. 史宪莹.大连理工大学 2013

硕士论文
[1]风浪流作用下码头前系泊船舶运动响应的数值模拟[D]. 索华侨.华南理工大学 2014
[2]大型LNG船水动力分析及系泊计算[D]. 胡毅.华中科技大学 2012
[3]LNG船体系泊研究[D]. 王成.天津大学 2009



本文编号：3177596