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基于凯恩方法的海上稳定廊桥动力学建模与仿真分析
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作者 范昆龙 王生海 +3 位作者 邱建超 牛安琪 仇伟晗 陈海泉 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期5209-5217,共9页
由于海洋环境复杂多变以及串并混联构型海上稳定廊桥动力学特性的复杂,海上稳定廊桥工作过程的动力学特性分析一直是相关研究过程中的重点和难点。针对这一问题,首先,基于矢量法和凯恩方法得出海上稳定廊桥各部件投影矩阵与Jacobi矩阵... 由于海洋环境复杂多变以及串并混联构型海上稳定廊桥动力学特性的复杂,海上稳定廊桥工作过程的动力学特性分析一直是相关研究过程中的重点和难点。针对这一问题,首先,基于矢量法和凯恩方法得出海上稳定廊桥各部件投影矩阵与Jacobi矩阵以及在广义坐标系下的动力学方程,运用凯恩方法和虚功原理得出海上稳定廊桥整体显式动力学模型;其次,基于Simulink搭建MATLAB与Adams联合仿真模型,并以MSS工具箱对船舶的模拟运动为激励进行分析。最后,在有、无人员货物转运两种工况下,进行理论计算与仿真分析,验证所建立模型的正确性。进一步,研究不同质量的负载对支链驱动力的影响,以及对海上稳定廊桥的补偿效果进行分析。研究成果对海上稳定廊桥的研制和实船应用具有一定指导意义。 展开更多
关键词 海上稳定廊桥 动力学模型 凯恩方法 虚功原理 联合仿真
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一种三自由度稳定廊桥试验台动力学分析与试验研究
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作者 邱建超 曹彪 +3 位作者 唐祖定 方一格 王生海 魏昌淼 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第2期101-106,共6页
海上廊桥在作业时由于受到风、浪、流等载荷的扰动会产生较大摇摆,极大地降低了作业安全。针对该问题设计一种具有运动补偿能力的三自由度海上廊桥试验台。文章首先建立不规则海浪模型以及海上廊桥的运动学数学模型,基于朗格朗日法建立... 海上廊桥在作业时由于受到风、浪、流等载荷的扰动会产生较大摇摆,极大地降低了作业安全。针对该问题设计一种具有运动补偿能力的三自由度海上廊桥试验台。文章首先建立不规则海浪模型以及海上廊桥的运动学数学模型,基于朗格朗日法建立了该试验台的动力学模型,应用Adams对试验台进行动力学仿真与分析,并搭建试验台进行试验研究,试验结果验证了三自由度稳定廊桥试验台设计合理具有良好的运动补偿效果。 展开更多
关键词 海上廊桥 试验台 运动学分析 运动补偿
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自升式风电安装平台喷冲系统设计优化与仿真
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作者 陈宇枫 罗良宝 +2 位作者 龚希武 王伟 冉行耀 《中国水运》 2025年第4期56-57,110,共3页
随着新能源技术的快速发展,海上风电规模也不断壮大,海上安装作业越来越繁忙,因此给风电安装平台作业的快速性提出更高的要求,特别是插拔桩过程中能够快速喷冲作业,拔桩作业时间过长,平台整个拖航作业的进度难以预测[1]。拔桩阻力主要... 随着新能源技术的快速发展,海上风电规模也不断壮大,海上安装作业越来越繁忙,因此给风电安装平台作业的快速性提出更高的要求,特别是插拔桩过程中能够快速喷冲作业,拔桩作业时间过长,平台整个拖航作业的进度难以预测[1]。拔桩阻力主要来自桩靴吸附力,桩靴摩擦阻力和回填土土重[2,3]。在平台移位作业前需要进行插拔桩操作,此过程中为了能够更加有效快速,需要通过喷冲系统破坏桩靴底部淤泥吸附力。为了优化出高效喷冲系统,利用AMESim仿真进行,研究两种不同情况下的泵组合系统,对比图形曲线,并探究管径大小对喷冲效果的影响,通过试验结果对喷冲系统进行优化以此来减少损耗,增加拔桩效率,并增加平台的安全性,降低隐患,避免因发生恶劣天气和突发情况下平台拔桩失效,造成重大经济损失。 展开更多
关键词 自升式平台 喷冲系统 液压泵 球阀 对比图
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解读IMO MSC.532(107)决议对船舶起重机行业带来的影响及对策
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作者 邓小明 《中国设备工程》 2025年第13期255-258,共4页
国际海事组织(IMO)于2023年6月通过MSC.532(107)决议,该决议要求2026年1月1日及之后安装的船舶起重机必须通过船级社认证,除非得到挂旗国豁免。这项决议的生效和执行,旨在提高船用起重设备的安全性,将对船舶起重机行业造成巨大的影响。... 国际海事组织(IMO)于2023年6月通过MSC.532(107)决议,该决议要求2026年1月1日及之后安装的船舶起重机必须通过船级社认证,除非得到挂旗国豁免。这项决议的生效和执行,旨在提高船用起重设备的安全性,将对船舶起重机行业造成巨大的影响。本文首先解读该决议的具体内容和实施办法,再从船舶起重机建造成本、质量和建造周期等方面,深入分析船级社认证带来的影响,包括船检费用增加、建造周期延长、起重设备质量提升等。针对这些影响,本文从起重机设备商、船级社、船厂和船东的角度提出了相应的策略,以减轻该决议实施带来的不利影响。 展开更多
关键词 船用起重机 IMO MSC.532(107)决议 船级社认证 影响和应对策略
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船舶起重机主辅臂分级补偿虚拟约束控制策略
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作者 王承洁 《船舶物资与市场》 2025年第4期64-66,共3页
船舶起重机在海上作业时,受到风力、水力作用会影响定位精度、增加安全风险。为解决这一问题,文章提出船舶起重机主辅臂分级补偿方案,通过建立主辅臂分级补偿模型,制定并实施虚拟约束控制策略,并对补偿控制效果展开仿真分析。仿真结果显... 船舶起重机在海上作业时,受到风力、水力作用会影响定位精度、增加安全风险。为解决这一问题,文章提出船舶起重机主辅臂分级补偿方案,通过建立主辅臂分级补偿模型,制定并实施虚拟约束控制策略,并对补偿控制效果展开仿真分析。仿真结果显示,分级补偿后起重机主辅臂的稳定性显著增加,可改善船舶起重机的吊装作业条件。本文为船舶起重机的操作管理提供新的思路和方法,提高起重机作业效率和精度,进一步保障船舶和人员安全。 展开更多
关键词 船舶起重机 主辅臂 分级补偿 虚拟约束
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船用起重机焊接结构强度分析与优化
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作者 朱锋 《船舶物资与市场》 2025年第2期38-40,共3页
船用起重机的焊接结构是保障设备安全性和可靠性的关键因素。本文围绕焊接结构的强度分析与优化设计展开研究,结合相关标准建立合理的强度评估方法,针对船用环境的特殊工况分析焊接结构应力分布特点及失效形式,探讨焊接工艺参数、结构... 船用起重机的焊接结构是保障设备安全性和可靠性的关键因素。本文围绕焊接结构的强度分析与优化设计展开研究,结合相关标准建立合理的强度评估方法,针对船用环境的特殊工况分析焊接结构应力分布特点及失效形式,探讨焊接工艺参数、结构设计优化及材料选择对焊接强度的影响,并提出针对性的优化策略。借助实验研究和有限元模拟方法对优化方案进行验证与评估,分析其在工况下的适应性及改进效果。研究结果为船用起重机焊接结构的设计与制造提供了技术参考,对工程应用具有重要的价值。 展开更多
关键词 船用起重机 焊接结构 有限元模拟
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船舶电气事故中故障树分析技术的应用
7
作者 周景龙 《船舶物资与市场》 2025年第2期67-69,共3页
船舶作为大型机电液一体化系统是重要的水上交通工具,确保船舶航行安全性和稳定性尤为必要。电气设备在整个船舶中不可或缺,一旦发生电气事故,将会对船舶正常航行造成不利影响。为降低船舶电气事故的发生概率,可应用故障树技术对电气事... 船舶作为大型机电液一体化系统是重要的水上交通工具,确保船舶航行安全性和稳定性尤为必要。电气设备在整个船舶中不可或缺,一旦发生电气事故,将会对船舶正常航行造成不利影响。为降低船舶电气事故的发生概率,可应用故障树技术对电气事故进行分析,找出系统中存在的薄弱环节,据此加以优化改进。基于此,本文从船舶电气设备故障分析入手,论述船舶电气事故中故障树分析技术的应用,期望能够对船舶航行安全性的提升有所帮助。 展开更多
关键词 船舶 电气事故 故障树分析技术
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船舶起货机操作管理虚拟仿真实验教学系统的设计与应用 被引量:1
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作者 杨杰 邢鹏飞 +1 位作者 王宝军 王生海 《航海教育研究》 2024年第1期92-97,共6页
针对“液压甲板机械的操作与管理”实践环节教学效果不佳、实验安全性差等问题,基于虚拟现实技术开发了船舶起货机操作管理虚拟仿真实验教学系统,建立教师端与学生端系统,实现了完善的教学功能,通过“虚+实+虚”实验教学模式实施教学过... 针对“液压甲板机械的操作与管理”实践环节教学效果不佳、实验安全性差等问题,基于虚拟现实技术开发了船舶起货机操作管理虚拟仿真实验教学系统,建立教师端与学生端系统,实现了完善的教学功能,通过“虚+实+虚”实验教学模式实施教学过程,采用动态变化的题目考核学生的知识掌握能力。教学实践证明,虚拟仿真教学系统有利于提高学生的学习效率和确保大型实验项目的安全性。 展开更多
关键词 船舶起货机 操作管理 虚拟仿真 实验教学
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非惯性系下舰载稳定平台动力学建模与分析 被引量:6
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作者 仇伟晗 牛安琪 +3 位作者 王生海 邱建超 范昆龙 陈海泉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期186-194,共9页
为解决舰船在恶劣海况下产生的大幅度、多维度的不规则摇荡运动,提出了一种6-DOF并联平台隔离舰船运动的方案,并对该方案的动力学特性进行了深入研究。首先,基于矢量关系推导该平台构件在惯性坐标下的速度、Jacobi矩阵和能量方程式,由... 为解决舰船在恶劣海况下产生的大幅度、多维度的不规则摇荡运动,提出了一种6-DOF并联平台隔离舰船运动的方案,并对该方案的动力学特性进行了深入研究。首先,基于矢量关系推导该平台构件在惯性坐标下的速度、Jacobi矩阵和能量方程式,由拉格朗日方程和虚功原理得到其在非惯性系下的显式动力学方程。其次,利用Adams搭建该平台的虚拟缩比模型,采用P-M波谱和响应幅值算子模拟复杂海况下舰船的摇荡运动,基于SIMULINK软件实现MATLAB软件与Adams软件联合仿真。最后,计算分析5级海况下的运动实例,理论结果与仿真结果的驱动力误差在0.11%内,验证了本文动力学模型的正确性,且计算结果表明,平台可分别补偿船舶95.7%、97.7%和87.9%的横、纵和艏摇运动,验证了所提方案的有效性。研究结果对非惯性系下舰载稳定平台的动力学控制具有指导意义。 展开更多
关键词 非惯性系 拉格朗日动力学建模 虚功原理 显示动力学方程 联合仿真
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3UPU-UP并联平台可操作性与工作空间分析 被引量:2
10
作者 范昆龙 王生海 +4 位作者 仇伟晗 牛安琪 韩广冬 陈海泉 邱建超 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第16期6935-6942,共8页
6支链并联平台存在着复杂的位置约束,并且当控制算法失效时对机械结构容易造成损坏,因此,针对一种3UPU-UP并联平台对其进行运动学可操作性与工作空间分析。首先通过矢量法与运动学的分析,得出了3UPU-UP并联平台运动学模型,以此为基础,... 6支链并联平台存在着复杂的位置约束,并且当控制算法失效时对机械结构容易造成损坏,因此,针对一种3UPU-UP并联平台对其进行运动学可操作性与工作空间分析。首先通过矢量法与运动学的分析,得出了3UPU-UP并联平台运动学模型,以此为基础,首次将串联机械臂可操作度的评价指标与3UPU-UP并联平台的机构结构特性相结合,对3UPU-UP并联平台的可操作度进行了计算、分析和可视化处理;并将蒙特卡洛法与正运动学相结合对并联平台的工作空间进行了计算、分析和可视化处理。能够更加直观、完整表述并联平台的可操作度和工作空间。研究成果为3UPU-UP并联平台的设计提供了理论依据并证实其理论上的可行性。 展开更多
关键词 并联平台 运动学 可操作性 蒙特卡洛法 工作空间
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水下机器人回收装置的动力学分析与实验验证 被引量:2
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作者 孙海龙 邓晨旭 +4 位作者 唐峥 赵明慧 王生海 韩广冬 陈海泉 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第14期6072-6081,共10页
为提高水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)布放回收过程中的效率和安全性,通过以船舶起重机为基础研究了一种不仅可以通过电机自主调节吊笼的姿态而且能够利用绳索减摇使回收过程更加稳定的AUV水面布放回收装置,建立了... 为提高水下自主航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)布放回收过程中的效率和安全性,通过以船舶起重机为基础研究了一种不仅可以通过电机自主调节吊笼的姿态而且能够利用绳索减摇使回收过程更加稳定的AUV水面布放回收装置,建立了船-起重机-吊点-减摇装置-吊笼的三维动力学模型,首先通过Adams搭建虚拟样机进行动力学仿真,得出了当利用电机调节吊笼开口方向时4根绳索的拉力的变化和吊笼的姿态变化,然后利用MATLAB联合仿真采用PID控制策略对其进行了减摇的仿真分析,验证了减摇方案的可行性。在已有的理论基础上搭建了实验样机进行了实验验证。结果表明:在受船舶激励的情况下,横摇的减摇效果达70%;纵摇的减摇效果达60%,电机进行姿态调整时各个绳索的拉力稳定能够完成姿态调整,能够有效地完成布放回收工作。可见当AUV靠近吊笼时依靠姿态调整电机进行姿态调整,能保证AUV进入吊笼;当AUV进入吊笼以后本装置有良好的减摇效果,使回收过程更加稳定。 展开更多
关键词 绳驱动 姿态自主调节 回收稳定 AUV布放回收 动力学分析
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26000载重吨自卸船单点装货装置安装调试分析 被引量:1
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作者 余昭峰 徐梁 《江苏船舶》 2024年第4期50-52,共3页
针对常规散货船装货时间长、受装货码头基础条件约束严重、对周围环境污染严重等问题,设计了一套横贯整个货舱且安装在主甲板反面的单点装货系统。首先介绍了该系统的主要设备组成,然后分析该系统安装调试方案。实船装货验证:该系统可... 针对常规散货船装货时间长、受装货码头基础条件约束严重、对周围环境污染严重等问题,设计了一套横贯整个货舱且安装在主甲板反面的单点装货系统。首先介绍了该系统的主要设备组成,然后分析该系统安装调试方案。实船装货验证:该系统可以在货舱舱口盖不打开的情况下装载货物,降低了对周围环境的污染,且船员通过远程遥控即可完成货物的整个装载过程,船舶不需要掉头或者移泊等。 展开更多
关键词 自卸船 单点装货系统 输送装置
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全海深ARV被动升沉补偿系统缆绳张力控制分析 被引量:5
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作者 崔秀芳 康建军 +1 位作者 胡勇 张舜 《上海海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期287-293,共7页
本文以上海海洋大学深渊科学技术研究中心研发的11 000 m全海深复合型无人潜水器(ARV)的吊放为研究对象,考虑潜水器在大深度水深吊放与回收过程中的平稳性与安全性等问题,为消除母船升沉运动对潜水器吊放与回收的影响,防止带缆因张力不... 本文以上海海洋大学深渊科学技术研究中心研发的11 000 m全海深复合型无人潜水器(ARV)的吊放为研究对象,考虑潜水器在大深度水深吊放与回收过程中的平稳性与安全性等问题,为消除母船升沉运动对潜水器吊放与回收的影响,防止带缆因张力不均而破坏甚至断裂,造成ARV损坏,结合特定海况下的吊放回收要求,提出了一种适应于全深海ARV吊放回收的被动升沉补偿系统。本文简述了被动升沉补偿系统的组成及其工作原理,对油缸进行了尺寸计算,利用AMESim软件对该系统进行了建模与仿真分析,并重点分析了缆绳的张力控制。数值计算和分析结果表明,该系统的缆绳张力满足全海深ARV吊放回收的使用要求,通过解决升沉补偿技术问题,分析了缆绳的张力控制。 展开更多
关键词 全海深 被动升沉补偿 复合型无人潜水器 张力控制分析
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船舶液压起货机实验监测系统设计与实现 被引量:3
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作者 甘辉兵 任光 +2 位作者 张均东 江欣 何治斌 《中国航海》 CSCD 北大核心 2008年第1期52-56,共5页
针对目前船舶液压系统实践教学和科研测试等环节中存在设备陈旧、针对性不强、监测手段落后等问题,提出并设计了一套船舶液压起货机教学实验监测系统,该系统采用实际液压系统并辅以实时监测系统。利用Visual C#和Visual C++语言开发了... 针对目前船舶液压系统实践教学和科研测试等环节中存在设备陈旧、针对性不强、监测手段落后等问题,提出并设计了一套船舶液压起货机教学实验监测系统,该系统采用实际液压系统并辅以实时监测系统。利用Visual C#和Visual C++语言开发了实时监测软件,嵌入基于DirectX技术的三维起货机动画,完成了起货机三维动画监测显示。系统已投入实际的教学实验与科学研究中,实践表明该系统具有运行稳定、扩展性强、效果良好等优点。 展开更多
关键词 船舶 舰船工程 液压起货机 监测 三维动画
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吊耳局部有限元建模技术分析 被引量:38
15
作者 肖文勇 佘凯 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2009年第B09期94-97,共4页
文章中提出了几肿简化处理方法来模拟插销与吊耳的接触.通过有限元计算结果比较,发现提出的简化处理方法与接触算法计算结果接近,且耗时少、操作简单,可以将这些简化处理方法广泛应用于吊耳的有限元强度校核.
关键词 吊耳 插销 接触 有限元强度
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舰载特种起重机仿真模型建立 被引量:2
16
作者 邹继刚 张杰 +1 位作者 张锐 李文秀 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2001年第4期3-7,3,共5页
研究了舰载特种起重机系统动力学建模中各杆件的转动惯量问题 ,并通过简单的坐标系齐次变换阵 ,给出了舰载特种起重机杆件转动惯量矩阵在不同坐标系之间的表示方法 ,并以定理的形式给出了转换公式 .在此基础上得到了一种简便易行的拉格... 研究了舰载特种起重机系统动力学建模中各杆件的转动惯量问题 ,并通过简单的坐标系齐次变换阵 ,给出了舰载特种起重机杆件转动惯量矩阵在不同坐标系之间的表示方法 ,并以定理的形式给出了转换公式 .在此基础上得到了一种简便易行的拉格朗日舰载特种起重机动力学建模方法 ,应用此方法建立了舰载特种起重机仿真模型 ,通过仿真得到了一组关节轨迹跟踪曲线 ,该组曲线与理论分析的结果相吻合 ,表明了该方法的有效性 . 展开更多
关键词 拉格朗日建模方法 雅克比矩阵 动力学方程 舰载起重机 杆件 动力学模型 转动惯量
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船用起重机液压缸式主动波浪升降补偿装置研究 被引量:4
17
作者 齐金龙 金瑞健 +1 位作者 彭小佳 赵洁 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2010年第A02期412-417,共6页
主动波液补偿(AHC,Active Heave Compensation)吊机是深水工程作业最重要的船用起重机,其液压缸式主动波浪升降补偿装置能防止吊机的绞车、钢丝绳等过载,增强对所吊货物运动的控制,增加吊机工作的天气窗口。液压缸式主动波浪升降... 主动波液补偿(AHC,Active Heave Compensation)吊机是深水工程作业最重要的船用起重机,其液压缸式主动波浪升降补偿装置能防止吊机的绞车、钢丝绳等过载,增强对所吊货物运动的控制,增加吊机工作的天气窗口。液压缸式主动波浪升降补偿技术是目前国际上最先进的一种波浪升降补偿技术,本文详细介绍了液压缸式主动波浪升降补偿装置的补偿原理、系统组成及工程应用情况。 展开更多
关键词 主动波浪升降补偿 船用起重机 AHC吊机
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回转起重机防摇试验台设计与实验 被引量:8
18
作者 王生海 于光超 +2 位作者 张志江 陈海泉 孙玉清 《船舶工程》 北大核心 2015年第S1期113-116,共4页
针对回转起重机摆动抑制问题,提出一种吊盘式机械防摇系统,其基本思想是在吊物上方装一个吊盘,通过吊盘阻碍吊物的单摆运动,减小摆动幅度。针对提出的吊盘式机械防摇系统,进行了回转起重机防摇试验台设计与实验研究。防摇实验验证了所... 针对回转起重机摆动抑制问题,提出一种吊盘式机械防摇系统,其基本思想是在吊物上方装一个吊盘,通过吊盘阻碍吊物的单摆运动,减小摆动幅度。针对提出的吊盘式机械防摇系统,进行了回转起重机防摇试验台设计与实验研究。防摇实验验证了所提防摇系统的有效性。 展开更多
关键词 回转起重机 防摇系统 航标船
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基于ANSYS的大型船用升降平台密封性能研究 被引量:4
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作者 张磊 张力钧 +1 位作者 刘衍 楼杉 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2017年第1期77-81,共5页
根据某大型船用升降平台的密封性能要求,对比分析了线密封形式与面密封形式的特点,确定了面密封的结构形式。基于ANSYS软件,采用2D-Model建立了三元乙丙橡胶材料的Mooney-Rivlin模型,分析了密封圈在不同压缩量时的密封性能,得到密封圈... 根据某大型船用升降平台的密封性能要求,对比分析了线密封形式与面密封形式的特点,确定了面密封的结构形式。基于ANSYS软件,采用2D-Model建立了三元乙丙橡胶材料的Mooney-Rivlin模型,分析了密封圈在不同压缩量时的密封性能,得到密封圈的最优压缩量,可为后续密封结构缩比样机的研制及密性试验提供参考。 展开更多
关键词 ANSYS 船用设备 升降平台 Mooney-Rivlin模型 密封性能
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海上运动补偿混联舷桥的机构学建模 被引量:2
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作者 李二伟 赵铁石 +2 位作者 王唱 王文超 边辉 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2018年第11期66-72,共7页
面向高海况下运维船与海上平台之间维护人员的快速安全换乘需求,结合海上运动补偿的特点,设计一种海上混联稳定舷桥,并确定换乘流程。在非惯性系下,基于矢量法、D-H法和旋量速度、加速度理论,建立稳定舷桥机构末端稳定于一点的运动学模... 面向高海况下运维船与海上平台之间维护人员的快速安全换乘需求,结合海上运动补偿的特点,设计一种海上混联稳定舷桥,并确定换乘流程。在非惯性系下,基于矢量法、D-H法和旋量速度、加速度理论,建立稳定舷桥机构末端稳定于一点的运动学模型;基于旋量形式的牛顿-欧拉公式,结合D’Alembert原理和虚功原理,建立其动力学模型。数值算例表明,所建模型正确,且通过添加配重,可有效均匀驱动力。 展开更多
关键词 运动补偿 舷桥 动力学 非惯性系
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